煤氣調節閥卡澀原因分析及改進(jìn)
1、引言
日照鋼鐵有限公司動(dòng)力廠(chǎng)煤氣綜合利用發(fā)電車(chē)間現有8臺50MW高爐煤氣發(fā)電機組，總裝機容量400MW，是目前國內冶金企業(yè)規模最大的高爐煤氣綜合利用發(fā)電廠(chǎng)，配套8臺220t/h鍋爐，鍋爐的燃料就是煉鐵生產(chǎn)過(guò)程中的剩余煤氣。為了實(shí)現對煤氣管網(wǎng)壓力和發(fā)電負荷的調節，每臺鍋爐設計有8臺煤氣調節閥，調節閥直徑800mm。閥門(mén)工作原理比較簡(jiǎn)單就是執行機構接受DCS發(fā)出的4~20mA電流信號，經(jīng)過(guò)閥門(mén)定位器將電信號轉換為氣壓信號，推動(dòng)活塞氣缸動(dòng)作，從而帶動(dòng)蝶閥閥板動(dòng)作，改變閥板截流面積，達到調節介質(zhì)流量的功能。但是在實(shí)際使用過(guò)程中煤氣調節閥各類(lèi)故障較多，從2010年度檢修車(chē)間維修記錄來(lái)看，共計處理煤氣調節閥故障問(wèn)題98臺次，其中儀表信號、定位器問(wèn)題8次，機械卡澀90臺次，機械卡澀中僅有3次是填料壓蓋處過(guò)緊，其余的均是在前后軸套處卡澀。
以前一旦出現調節閥問(wèn)題，往往是工藝人員從DCS監控畫(huà)面發(fā)現調節閥的指令與反饋值不對應，聯(lián)系熱工儀表人員，儀表人員檢查信號、線(xiàn)路、都正常，再聯(lián)系機械維修人員將氣動(dòng)執行機構與閥體部件分離，在不帶蝶閥閥板的情況下，發(fā)出信號與執行機構轉動(dòng)機械位置是一致的。機械人員的處理辦法主要是在填料壓蓋處噴除銹劑潤滑，人工加上管鉗在軸上加力配合，反復活動(dòng)�？容^厲害的就用氣焊烤軸套處，再?lài)乐氐木托枰t在管道上開(kāi)人孔，大錘敲擊閥板，儀表人員配合加大氣動(dòng)執行器氣源壓力，現場(chǎng)手動(dòng)控制閥門(mén)定位器，協(xié)助強制活動(dòng)閥門(mén)，但是以上辦法只能解決一時(shí)，治標不治本，使用2~3個(gè)月后會(huì )繼續出現閥門(mén)不靈活或者卡澀現象。
2、原因分析
我們總結多年使用調節閥的經(jīng)驗，經(jīng)過(guò)細致的研究，總結出造成調節閥卡澀的原因有如下幾方面。
2.1、安裝方式不合適
現在大都是垂直、正立安裝在水平管道上(閥板軸垂直水平面)，這種方法是保證執行機構在煤氣管道的上部，但是閥的后軸處于管道底部，煤氣管道中的水分、雜質(zhì)等就會(huì )落到或淤積于后軸承處，日久天長(cháng)將空隙填滿(mǎn)，造成腐蝕卡住閥軸。
2.2、設計結構不合理
經(jīng)過(guò)歷次解體維修發(fā)現，閥板驅動(dòng)軸的軸套與閥體的間隙處被一些異物充滿(mǎn)，有泥渣、水、銹蝕等結垢。而且原設計的軸套長(cháng)度太大，調節閥的前后軸軸套部位承受閥軸來(lái)回轉動(dòng)的摩擦力，隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng)，煤氣中的粉塵，管道的銹蝕雜質(zhì)等就容易進(jìn)入軸套間隙，增大自身轉動(dòng)阻力，逐漸積累的混合物就會(huì )將空隙填滿(mǎn)，將閥軸、軸套和閥體固化在一體，阻礙閥軸的靈活轉動(dòng)。
2.3、煤氣腐蝕
目前國內所有鋼廠(chǎng)高爐煤氣管道都存在著(zhù)嚴重的腐蝕現象，煤氣管道受到較強的腐蝕，主要表現在補償器會(huì )經(jīng)常洞蝕開(kāi)裂，管路上煤氣泄漏、管線(xiàn)上的閥門(mén)、減壓閥等部件由于腐蝕無(wú)法正常運行，高爐煤氣的腐蝕性給設備運行和煤氣管道帶來(lái)了嚴重的安全隱患。
我們的煤氣管道同樣也存在局部腐蝕透漏氣和補償器波紋管處洞蝕滴水的現象，由此可知對閥門(mén)影響也是很?chē)乐氐�，為了對煤氣腐蝕情況進(jìn)行分析，我們在發(fā)電車(chē)間的兩路煤氣管道處分別取煤氣樣進(jìn)行分析化驗。
表1 高爐煤氣中的成分分析 %VOL
高溫的H2、CO、H2O等對鋼鐵亦有相當的腐蝕，由于煤氣中含水，特別是發(fā)電系統一般都在整個(gè)煤氣管網(wǎng)的后面或者末端，管道中有著(zhù)數量較多的冷凝水，經(jīng)過(guò)檢測日鋼電廠(chǎng)煤氣管道中凝結水pH值在5~6左右，電導率在2762μs/cm，此外含有大量鐵離子、氯離子、硫酸根離子。部分資料顯示Cl-和SO42-誘發(fā)應力腐蝕，就煤氣管道和設備的腐蝕形態(tài)而言，主要是非均勻腐蝕，其具體表現形態(tài)為：(1)垢下腐蝕，又稱(chēng)縫隙腐蝕;(2)斑點(diǎn)腐蝕;(3)點(diǎn)腐蝕;(4)磨損腐蝕;(5)應力腐蝕。冷凝水的存在對管道具有一定的腐蝕性，電導率越高腐蝕速度越快。煤氣介質(zhì)臟污及腐蝕的特點(diǎn)是造成閥門(mén)卡澀的主要誘因。
2.4、使用不當
由于目前煤氣調節閥沒(méi)有投入閉環(huán)自動(dòng)調節運行，閥門(mén)依靠運行人員人為通過(guò)DCS設定開(kāi)度進(jìn)行調節，有時(shí)負荷比較穩定，閥板長(cháng)時(shí)間處于某一固定的角度，不經(jīng)�；顒�(dòng)，也容易造成閥門(mén)的動(dòng)作不靈活。
3、改進(jìn)措施
3.1、安裝方式
安裝方式由垂直安裝改為水平安裝。避免介質(zhì)中雜質(zhì)、水分和污垢在重力的作用下沉積到軸套間隙處。
3.2、降低煤氣酸性
由于煤氣酸性對整個(gè)煤氣管道系統、大型閥門(mén)、補償器等危害較大，已引起公司高層領(lǐng)導的關(guān)注，公司采用了在TRT入口處煤氣管道處加噴堿液中和的辦法，經(jīng)過(guò)對發(fā)電煤氣管道中冷凝水取樣分析得知其pH值為6左右。
3.3、對設計不合理的軸套部分進(jìn)行改進(jìn)
將軸套尺寸縮短，前軸套長(cháng)度由400減為200，后軸套長(cháng)度由800減為200。材質(zhì)方面由不銹鋼，根據JB/T1759-2010，改為可鑄銅銅合金，牌號為：ZCuSn10Pb1。即使出現縫隙內部輕微結垢現象，由于軸套長(cháng)度大為減少，所以摩擦力就相應減少了1/2到3/4，閥門(mén)動(dòng)作相對就容易很多。同時(shí)也將此項改進(jìn)建議無(wú)償提供給供貨廠(chǎng)家，以后再提報此類(lèi)閥門(mén)備件時(shí)，要求廠(chǎng)家按照我們的要求定做。
檢修檢查中還發(fā)現，閥軸上部填料壓蓋過(guò)緊，個(gè)別的填料壓蓋螺絲因扭矩過(guò)大斷裂。通過(guò)機加工重新加工壓蓋時(shí)，適當增大間隙，間隙處用黃油灌滿(mǎn)，防止漏煤氣。
3.4、工藝方面
改進(jìn)工藝規程，要求司爐人員每班對所有煤氣調節閥進(jìn)行活動(dòng)試驗，并做好表格記錄指令與反饋值，防止閥板長(cháng)時(shí)間固定在某一開(kāi)度下，造成結垢固化抱軸。
3.5、維修策略方面
購置4臺備用調節閥，采用替換輪流維修法，就是一旦有停爐機會(huì )根據工藝人員活動(dòng)試驗情況，找出卡澀最嚴重的閥門(mén)，進(jìn)行更換。下線(xiàn)的調節閥進(jìn)行解體檢修改進(jìn)后，潤滑保養備用，以節省停爐時(shí)間。
3.6、潤滑維護方面
每月對在線(xiàn)運行的煤氣調節閥填料壓蓋，前后軸處加油潤滑，做好設備的點(diǎn)檢，及時(shí)了解設備運行狀態(tài)。儀控人員做好控制部分(閥門(mén)定位器)設備的防雨、防腐，定期檢查氣源壓力，各氣源連接部分有無(wú)堵、漏現象，及壓縮空氣品質(zhì)。
另外適當提高壓縮氣源壓力，增大執行機構的輸出力。儀表人員通過(guò)調節定位器前的減壓閥，將壓力穩定在0.5MPa左右。每次有停爐大修機會(huì )安排清理管道內的淤泥、雜質(zhì)碎片等，以減少磨損腐蝕。
4、實(shí)施效果
通過(guò)制定修改工藝規程，使操作人員也時(shí)刻關(guān)注調節閥的運行狀態(tài)，達到了全員管理設備的目的，實(shí)際上也是狀態(tài)維修模式的一個(gè)嘗試。改進(jìn)后減少了維修量，維修周期平均由原先的2~3個(gè)月延長(cháng)到6~8個(gè)月，維修工人的勞動(dòng)強度大大降低，關(guān)鍵是保證了調節閥的靈活、可靠，為鍋爐安全穩定運行提供了設備保障。此種解決辦法還可以推廣到煤氣管道上的其他大型閥門(mén)。
