氣閥的動力學模型以進氣閥為例，其工作過程大致可分為：接近膨脹過程的終點，汽缸與閥腔之間的壓力差克服彈簧力推動閥片離開閥座，汽缸開始吸氣過程。閥片繼續(xù)升高直到撞擊升程限制器，并可能有反彈現(xiàn)象。當活塞接近止點位置時，進氣速度和氣流推力減少，閥片從升程限制器向閥座回落。根據牛頓第二定律，閥片的運動方程可為：m（dh2／dt2）＝Fg－Fs（1）式中：m為閥片的質量與1／3彈簧質量之和；Fg為氣體推力；Fs為彈力，F(xiàn)s＝K△l；K為彈性系數(shù)；△l為變形量；h為升程；t為時間。
由于Fg與差壓△p成正比，閥片在運動過程中的碰撞以及作為激勵的Fg與t和h之間有復雜的約束關系，故閥片的運動力學模型應視為非線性模型。由于氣缸留給閥座的安裝面積是一定的，若增加閥片升程，即增加閥隙通流面積，有利于降低閥隙流速，減少壓力損失，提高效率。而當升程增加至閥隙截面與閥座截面相等時，再增加升程就沒有意義了，因為過高的升程會增加閥片與升程限制器的撞擊速度，影響氣閥的壽命。閥片的質量越小越有利于提高氣閥動作的及時性和降低撞擊力。但閥片的質量要受閥片的面積、材料、強度的限制。因此，只有選擇合適的參數(shù)，才能最大限度地發(fā)揮氣閥的性能。
氣閥的故障診斷及失效形式氣閥以其制造、安裝方便的特點在壓縮機行業(yè)中應用最久、最廣，它是壓縮機工作循環(huán)的關鍵部件，其故障是造成壓縮機使用效率偏低的主要原因。
氣閥由于其工作環(huán)境的特殊性，成為故障多發(fā)的部件。據統(tǒng)計，往復壓縮機有60％以上的故障發(fā)生在氣閥上。故保證機組無故障運行的主要研究方向應為提高氣閥運行壽命。影響氣閥工作可靠性的主要部件是彈簧和閥片口。根據對失效部位的檢修次數(shù)統(tǒng)計，閥片與閥座密封面失效占55％，彈簧失效占27％，閥片斷裂占9％，閥體安裝松動及其它占9％。氣閥的每一種故障都會引起壓縮機熱力性能和動力性能出現(xiàn)異常，故障會帶來壓縮機的異常振動和聲響，并使級間壓力、溫度發(fā)生改變。因此，對于熱力性能故障可通過對壓力、溫度的測試進行診斷，對于動力性能故障則可通過對振動、溫度信號分析來判斷。
其中，振動分析法是在對設備所產生的機械振動進行信號采集、數(shù)據處理后，根據振幅、頻率、相位及相關圖譜所進行的故障分析。一方面，由于在壓縮機的所有故障中，振動故障出現(xiàn)的概率最高；另一方面，振動信號包含了豐富的機械及運行的狀態(tài)信息，比如轉子、軸承、聯(lián)軸器、基礎、管線等機械零部件運行中自身狀態(tài)的信息和轉速、流量、進出口壓力以及溫度、油溫等運行狀態(tài)的信息。此外，振動信號易于拾取，便于在不影響機組運行的情況下實行在線監(jiān)測和診斷。因此，振動分析法是壓縮機故障診斷中運用最廣泛、最有效的方法。
同時，氣缸壓力的變化也可直接反映氣閥故障，是較理想的診斷信號，實際應用中的關鍵是氣缸壓力檢測的實現(xiàn)問題。由于環(huán)形閥結構復雜，零部件數(shù)量多，長期在高溫下承受著交變沖擊載荷，極易發(fā)生故障。對結構、材質、制造工藝和操作條件完全相同的氣閥，使用壽命在理論上應該是相近的，即失效時間呈正態(tài)分布。氣閥的閥座和升程限制器一般表現(xiàn)為使用后中長期故障，閥片和彈簧在使用中表現(xiàn)為中短期故障。
總結由于氣閥各種故障都會導致壓縮機熱力性能和動力性能異常，因而應從相關信號如氣體溫度、壓力、流量、噪聲、振動、氣閥運動狀況等入手進行深入分析，這樣才能準確地判斷故障原因。
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