軸流式高爐風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)用防喘振閥的設(shè)計(jì)

2010-02-18 張逸芳江蘇神通閥門股份有限公司

1、概述

　　防喘振是各類鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的一個(gè)特有控制要求。喘振通常表現(xiàn)為快速的流量振蕩或壓力振蕩, 因而影響風(fēng)機(jī)流量和壓力的穩(wěn)定性。由于喘振發(fā)生時(shí)常伴隨有反向的軸向推力與反向流動, 從而使風(fēng)機(jī)的效率降低, 壽命縮短, 對風(fēng)機(jī)造成嚴(yán)重危害。當(dāng)風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振或需要放風(fēng)時(shí), 打開防喘振閥或緊急減壓閥, 可以使風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)。

2、工作原理及主要參數(shù)

2.1、工作原理

　　隨著高爐大型化和超高壓爐頂?shù)牟捎? 高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)(圖1) 也向著大流量、高壓力和自動化方向發(fā)展, 每噸鐵水的鼓風(fēng)量達(dá)1100～1200m³ , 風(fēng)壓達(dá)到0.45MPa。對于大型鼓風(fēng)站, 由于放風(fēng)量變化范圍大, 而且要求動作快, 防喘振控制裝置采用一個(gè)大容量防喘振閥和一個(gè)小容量防喘振閥并聯(lián)組成。小容量閥響應(yīng)速度快, 以求得放風(fēng)平穩(wěn)。大容量閥在緊急狀態(tài)如喘振已經(jīng)或?qū)⒁a(chǎn)生時(shí)才開啟。

2.2、參數(shù)

高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)

1.氧氣站　2、3.氧氣管路　4.空氣過濾器　5.脫濕機(jī)　6.混合氣　7.風(fēng)機(jī)　8、9.防喘振閥　10.防阻塞閥　11.緊急減壓閥　12.熱風(fēng)爐　13.高爐　14.消音器

圖1　高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)

　　防喘振閥具有自動調(diào)節(jié)和快開功能, 其主要性能參數(shù)如下。

　　公稱尺寸　DN50～500
　　公稱壓力　PN6～16
　　工作介質(zhì)　熱空氣
　　工作溫度　300℃ (max)
　　驅(qū)動方式　氣動+手動
　　氣源壓力　0.4～0.6MPa
　　啟閉時(shí)間　調(diào)節(jié)不限, 緊急快開≤0.5 s
　　流量特性　近似等百分比

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　防喘振閥主要由三偏心蝶閥(圖2) 、氣動裝置和控制裝置等組成。蝶板密封圈采用斜板式多層次金屬硬密封形式, 此結(jié)構(gòu)密封性好, 流阻小, 啟閉靈活。氣動裝置采用調(diào)節(jié)精度高, 運(yùn)行平穩(wěn)的齒輪齒條傳動結(jié)構(gòu)。控制裝置由單作用智能閥門定位器、電磁閥和快速釋放閥等組成, 既能實(shí)現(xiàn)正常工況下的慢開慢關(guān), 又能實(shí)現(xiàn)緊急情況下的快開功能。

1.閥體　2.閥軸　3.軸承　4.密封圈　5.蝶板

圖2　蝶閥

3.1、閥門

　　(1) 閥門密封副采用三偏心結(jié)構(gòu), 大錐角小偏心距。閥門開啟時(shí), 啟閉力矩小且密封副之間能迅速脫離, 減小了密封副之間的摩擦。閥門關(guān)閉時(shí), 錐面密封副具有越關(guān)越緊及密封圈磨損補(bǔ)償?shù)墓δ�。閥門每次啟閉時(shí), 密封副之間形成的剪刀口將積塵消除, 確保閥門長期有效的密封性能。密封錐體采用大錐角, 近似平面密封, 保證閥門在高溫工況下的正常運(yùn)行。

　　(2) 密封圈采用多層次不銹鋼金屬片制成,具有金屬硬密封和彈性軟密封的雙重密封效果。同時(shí), 閥座采用硬質(zhì)合金磨削加工, 表面光潔, 確保了閥門密封性能。

　　(3) 軸承采用自潤滑材料組合, 閥軸采用不銹鋼, 確保閥門長期靈活動作。閥軸密封采用V形組合或成型填料密封, 確保了閥軸處的介質(zhì)不外漏。

　　(4) 閥門采用斜板式密封結(jié)構(gòu), 啟閉行程短,橢圓斷面的流通面積大, 蝶板正、反面制成圓弧形, 流阻損失小, 有利于閥門的調(diào)節(jié)。

3.2、氣動裝置

　　(1) 氣動裝置采用單作用式氣動雙活塞齒輪齒條機(jī)構(gòu)(圖3) 實(shí)現(xiàn)防喘振閥的控制及調(diào)節(jié)功能。采用預(yù)載套簧設(shè)計(jì), 輸出扭矩平穩(wěn)可靠, 能夠高速響應(yīng)扭矩輸出。通過合理設(shè)計(jì)控制氣路的布局, 滿足緊急快開≤0.5 s動作要求。由一體式手輪機(jī)構(gòu), 方便緊急時(shí)手動打開閥門。

齒輪齒條機(jī)構(gòu)