往复泵在钻井、注水、输油方面被广泛使用，其常用于高压下输送高黏度、大密度及高含沙的液体。近来随着往复泵使用的不断增加，现场对泵的性能要求也在不断的提高，高可靠性、低维修率已经被视为评价往复泵工作好坏的重要方面。
泵阀作为往复泵内极为关键的部件，其工作性能的好坏，直接影响着泵的性能及工作可靠性。在泵的实际工作过程中由于受到工况条件的限制，许多情况下泵阀都是在恶劣的环境中工作，比如钻井的泥浆泵、高压注水泵等。在这些工况下泵阀或在具有腐蚀及磨粒的泵液环境，或是在高冲次强冲击下工作，因此泵阀将受到磨粒磨损、冲蚀磨损和冲击疲劳破坏。因此，有必要对泵阀的破坏进行细致的分析，从而找出破坏原因并寻找解决的办法，以便提高零件的使用寿命，提高泵的工作可靠性。
1.泵阀的结构和工作原理泵阀的结构往复泵中所采用泵阀的结构多种多样，其中比较常用的一种是弹簧自动阀类中的锥形阀。如图所示为一典型的钻井泵锥形阀，它由阀座、阀盘、弹簧、升程限制器等零部件组成。阀盘由阀体、螺母、橡胶及导架组成。其中，橡胶主要起密封作用，导架起导向作用。
泵阀的工作原理泵阀的工作一般分开启和封闭。开启：泵阀受到内部液缸内的液体压力作用，推动阀盘克服泵阀的弹簧力，液体从阀盘与阀座间的间隙流出；封闭：在开启结束后，活塞返程使得液缸内压力迅速减小，泵阀将在弹簧弹力及阀盘上残余的液力作用下迅速收拢形成密封。泵阀在每冲次内做一次的往复运动，芫成液体的吸入或排出。
2.泵阀系统失效的机理及原因分析（1）密封圈密封圈的络失效形式是材料剥落。剥落主要出现在密封圈的上部边缘和下部与阀体相衔接的部位，但导致上部块状剥落和下部穴窝状剥落的原因是不同的。上部块状剥落表现出的失效形式虽然仍是剥落，但其失效的根本原因却是磨料磨损。从摩擦学的角度看，磨损是个动态过程，磨损机理是可以转化的。往往只注意由于裂纹扩张导致的剥落，而忽视了裂纹萌生的原因。实际中，由于密封圈的密封面长度超出阀座的密封面长度，当阀正常工作时，超出的那一部分未参加正常磨损，这样，随着磨损的加剧，在两者的边界处就形成台阶。
同时由于密封圈的正常磨损，泵阀的整体位置下降，使得台阶落在阀座上。当阀下落时，在冲击载荷的作用下，在台阶的根部就会出现应力集中，导致周向裂纹萌生、扩展，直至产生剥落。此时密封圈虽然还未出现材料剥落，但是在原台阶的根部位置已出现严重的裂纹。
（2）阀体阀体在泵的工作中是主要的承力零件。
阀体与阀座之间是靠密封圈来连接的。阀的密封圈一般是用橡胶来制成的，而我们一般考虑橡胶传递力为压力载荷，因此每次泵阀的冲击都将在阀体上出现压力的作用，同时由于阀体的上部存在液体，所以在其上面还有个液体的压力作用，另外支撑架在橡胶密封被磨损后，由于厚度的减薄使得支撑架也将在阀体上产生一个集中应力。然而这些力的大小都远小于阀体的破坏应力，但是由于泵阀是在作不断的循环运动，甚至频率很高，在阀体上出现的将是循环应力，循环应力作用的结果将是使阀体产生疲劳破坏，从而导致阀盘的破坏而需要彻底更换。
（"）阀座阀座的主要失效形式是塑性流动，锥面下沉形成上、下两个锥面。这对泵阀的密封性能影响很大。一旦该情形出现，则阀盘下落时将出现密封不严，加剧泵阀的冲蚀破坏，其寿命急剧缩短。这是与强度有关的失效方式，失效原因在于强度过低和应力过大。单纯地提高强度是不够的。应力过大有两种情况，一是外部载荷较大，二是结构本身的受力分布导致该处的应力过大。
泵阀系统的失效应是各个部件失效的合成，因此提高泵阀的寿命就要分别对不同的部件采取不同的措施，从而达到泵阀系统的可靠寿命长。
（1）密封圈磨料磨损是密封圈上部边缘块状材料剥落的根本原因。在分析中还发现阀橡胶厚度愈大，愈易损坏；而阀橡胶厚度较小时，不易损坏，但阀体金属密封锥面易损坏。因此厚度的选择是很重要的，要合理选择。另外就是对橡胶材料的选用。由于密封橡胶圈在工作中直接与工作液相接触，因此工作液的腐蚀性也将对密封橡胶圈产生极大的影响，这也是在选用中应当考虑的。另外就是含有磨粒的液体对密封圈的冲蚀破坏，因此密封圈的改进主要是在选材方面进行。
（！）阀体疲劳磨损机理是泵阀阀体失效的主要机理。由于阀体的失效形式是疲劳破坏，所以在改进方法上其一是选择抗冲击疲劳性能较好的材料，其二就是要对泵阀的应力分布和变形规律进行分析，优化现有的泵阀结构参数，减小泵阀的质量，降低冲击压力。另外在加工过程中要严格控制加工质量，防止应力集中的出现，对阀体表面要进行热处理，以延缓表面裂纹的出现，提高抗疲劳性。
（"）阀座单纯地提高强度已不能解决阀座锥面下沉的问题，因此解决阀座锥面下沉还应当从结构包括阀的锥角设计入手，尽可能减少冲击应力，同时还要考虑锥面上的冲击磨料磨损所产生的影响。
泵阀的寿命关系到泵的使用性能，合理地提高泵阀的使用寿命，对提高泵的工作效率，节约泵的维修成本都具有重要意义。通过对泵阀系统的失效分析，提出对泵阀系统的不同零部件的改进措施，根据各自失效的特点分别采用不同的方法来提高其工作寿命，因此对实际问题的解决具有重要的指导意义。
