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塑料阀片在各种设备中的使用
发布日期：2011-09-28

攀枝花新钢钒股份公司动力厂在弄弄坪厂区现有19台活塞式空气压缩机，其中2D12－100／8型压缩机4台、D12―100／8型压缩机5台、L―100／8型压缩机10台，三种型号的压缩机都是将大气经压缩机加压后，通过后冷却器降温至40℃以下，进入储气罐缓冲，最后送入压缩空气管网到各用户点，其生产工艺流程图见图1。　　压缩空气管网废油水收集箱后冷却器储气罐废油水收集箱二级缸活塞式空气压缩机一级缸空气吸风塔空气压缩机一、二级气阀配套采用各压缩机厂生产的金属阀阀片，由于金属阀片升程小和质量大、消除压缩机排气脉冲效果差、克服阀片本身质量的气流阻力损失大、运行时产生的噪音大和阀体承受的冲击力大，易损坏、检修维护量大，对压缩空气系统的安全经济运行造成一定的影响。从2003年10月开始，在攀枝花新钢钒股份公司动力厂四空压站的5台D12－100／8型活塞式空气压缩机上我们选用了国内生产的聚醚醚酮（PEEK）工程塑料阀片（以下简称PEEK阀片），彻底解决了金属阀片存在的问题，进一步提高了压缩机运行的安全可靠性，降低了检修劳动强度，改善了工作环境，节约了运行维护费用。　　2PEEK阀片简介PEEK阀片是一种高性能的新型压缩机阀片。　　在压缩机启动和运行过程中，与压缩机的吸、排气工作过程同步性好，阀片的升程大、质量小，有效地减少压缩机排气的气流脉动，减小气流脉动造成的阻力损失和阀片本身的冲击磨损，改善压缩机的运行工况，提高压缩机运行效率及安全稳定性，该阀片具有抗腐、耐磨、耐冲击、密封性能好、重量轻、噪音低等特点，其安全可靠性高，检修维护工作量小，使用寿命长。　　2.1材料性能PEEK为20世纪80年代初由英国ICI公司首先开发成功的特种耐高温热塑性高分子材料，由于它具有耐高温，耐辐照，耐化学腐蚀，耐磨损等特点，已成为许多高技术领域中的关键原材料，该材料应用于气阀阀片的制造填补了国内技术空白，其主要技术性能指标及特点如下：2.1.1主要性能熔点：334℃弯曲强度：134MPa拉伸强度：97.38MPa2.1.2主要特性（1）耐热性按长期连续使用温度的评价方法，UL温度指数测定值为250℃。　　（2）耐药品性PEEK只溶解于浓硫酸，有良好的耐化学药品性，部分试验结果如所示。　　阀片系网状结构，用聚醚醚酮树脂制成，经过渗碳处理具有良好的性能。主要有阀片、连接肋及阀弹簧座三部分组成。其中不同直径的阀片由几条连接肋组成整体的网状阀结构，在连接肋上根据阀片开启和关闭的需要，分布相应数量的阀弹簧使阀片压紧在阀座的密封面上。　　通过调节弹簧力的大小和升程限制器升程控制阀片的开启和关闭时间、阀片冲击力的大小，以实现对压缩机吸、排气过程控制的技术要求。阀片组装后需进行煤油试验，只允许有滴状渗漏。　　2.3PEEK阀片的工作过程PEEK阀片在工作时，通过调节弹簧力的大小和阀片的升程，改变阀片两边的气体压力差和阀片往复运动的行程时间，达到阀片运动与压缩机排气过程同步的开启、关闭。　　空压机运行时，以排气阀的一次排气过程为例，其工作过程如所示。　　当气缸中压缩空气的压力高于排气腔中的空气压力，并使阀片两侧的压力差ΔP足以克服弹簧力Psp与阀片和部分弹簧的运动质量惯性力Pm之和时，阀片开启，压缩空气开始进入排气腔中，此后压缩空气继续流入排气腔中，阀片受气流顶推力推至升程限制器上。在空压机排气过程末期，气缸进入排气腔中的压缩空气气流速度、气流顶推力降低，当作用在阀片上的气流顶推力（即动压力）变小到小于全开启状态的弹簧力时，阀片就开始关闭，并最终落到阀座上而完成一个排气过程。此过程的不断重复，即完成空压机不断对外供气。吸气过程与此工作过程相反。　　2.4PEEK阀片的优缺点（相对于金属阀片气阀）2.4.1优点（1）密封性能好，降噪音，漏气减少，功耗与温升同步降低，效率得以提高，一般能耗可降低5％￣10％。　　（2）密度小，冲击力减少，由此产生的疲劳损伤随之降低，气阀的寿命大大延长，正常工作可达10000h以上。　　（3）耐腐蚀性好，耐固体颗粒和液粒的冲击。　　2.4.2缺点（1）对氯含量过高的气体（超过20％）不宜使用。　　（2）氧压机不能使用。　　（3）压差不能超过22500kPa，温度不能超过250℃。　　2.3主要选型技术参数PEEK阀片是系列产品，针对使用金属阀片的压缩机，其设备选型的过程比较简单，只需根据选定的压缩机额定工况及其气阀的结构参数，确定PEEK阀片的技术参数：工作压力、工作温度、排气量、工作介质、阀片直径、阀片厚度、阀片升程及阀片宽度，即可选定PEEK阀片的型号。　　3使用情况3.1PEEK阀片的选用攀枝花新钢钒股份公司动力厂四空压站使用D12－100／8型活塞式空气压缩机，排气压力0.8MPa、排气量100m3／min、排气温度≤50℃、工作介质含油压缩空气、阀片直径255mm、阀片厚度6mm、阀片升程2mm及阀片宽度7.5mm，故选用2D12系列阀片。　　3.2PEEK阀片的安装PEEK阀片的安装很简单，仅需将阀座、阀片、升程限制器、阀弹簧、阀限制器等通过阀螺栓连接组成，试漏无问题后装入气缸阀腔可投入使用。气阀运行2000h左右，应将气阀拆下进行清洗、试漏后重新使用。　　4使用效果评价4.1自使用PEEK阀片以来，其平均故障时间约10000h，比金属阀片提高2～3倍，安全可靠性高，既减少了维护工作量，又节约了维修成本。　　4.2在空压机额定工况下运行，PEEK阀片前后的压力差极小，消除空压机排气气流脉动的效果好，与使用金属阀片的同型号压缩机比较，一般能耗可降低6％左右，具有明显的节能效果。　　4.3采用变弹簧力的阀片结构，阀片对阀座、升程限制器的冲击力小，阀片的使用寿命长，密封性能好，提高压缩机生产效率；同时，产生的撞击噪音小，具有较好的环保效益。　　4.4采用与压缩机运转频率同步的开启和关闭频率，开启和关闭及时，且关闭的严密性好，降低空压机吸、排气阻力损失，优化空压机运行工况，具有较好的经济效益。　　5结论通过应用实践证明，PEEK阀片是一种性能优良的空压机阀片，它能同步与空压机的排气过程进行工作，且阻力损失小、消除排气气流脉动的效果好、产生的机械噪音低、结构设计合理，维护管理十分方便，是取代现有金属阀片的新技术产品，值得在钢铁冶金行业活塞式压缩机上推广和使用。

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