軸流式高爐風(fēng)機控制系統用防喘振閥的設計
1、概述
防喘振是各類(lèi)鼓風(fēng)機和壓縮機的一個(gè)特有控制要求。喘振通常表現為快速的流量振蕩或壓力振蕩, 因而影響風(fēng)機流量和壓力的穩定性。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(dòng), 從而使風(fēng)機的效率降低, 壽命縮短, 對風(fēng)機造成嚴重危害。當風(fēng)機發(fā)生喘振或需要放風(fēng)時(shí), 打開(kāi)防喘振閥或緊急減壓閥, 可以使風(fēng)機的運行工況點(diǎn)在規定的區域內。
2、工作原理及主要參數
2.1、工作原理
隨著(zhù)高爐大型化和超高壓爐頂的采用, 高爐鼓風(fēng)系統(圖1) 也向著(zhù)大流量、高壓力和自動(dòng)化方向發(fā)展, 每噸鐵水的鼓風(fēng)量達1100～1200m3 , 風(fēng)壓達到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(dòng)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。小容量閥響應速度快, 以求得放風(fēng)平穩。大容量閥在緊急狀態(tài)如喘振已經(jīng)或將要產(chǎn)生時(shí)才開(kāi)啟。
2.2、參數
1.氧氣站 2、3.氧氣管路 4.空氣過(guò)濾器 5.脫濕機 6.混合氣 7.風(fēng)機 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
防喘振閥具有自動(dòng)調節和快開(kāi)功能, 其主要性能參數如下。
公稱(chēng)尺寸 DN50～500
公稱(chēng)壓力 PN6～16
工作介質(zhì) 熱空氣
工作溫度 300℃ (max)
驅動(dòng)方式 氣動(dòng)+手動(dòng)
氣源壓力 0.4～0.6MPa
啟閉時(shí)間 調節不限, 緊急快開(kāi)≤0.5 s
流量特性 近似等百分比
3、結構設計
防喘振閥主要由三偏心蝶閥(圖2) 、氣動(dòng)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, 此結構密封性好, 流阻小, 啟閉靈活。氣動(dòng)裝置采用調節精度高, 運行平穩的齒輪齒條傳動(dòng)結構�？刂蒲b置由單作用智能閥門(mén)定位器、電磁閥和快速釋放閥等組成, 既能實(shí)現正常工況下的慢開(kāi)慢關(guān), 又能實(shí)現緊急情況下的快開(kāi)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(mén)
(1) 閥門(mén)密封副采用三偏心結構, 大錐角小偏心距。閥門(mén)開(kāi)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(mén)關(guān)閉時(shí), 錐面密封副具有越關(guān)越緊及密封圈磨損補償的功能。閥門(mén)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(mén)長(cháng)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(mén)在高溫工況下的正常運行。
(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(mén)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(mén)長(cháng)期靈活動(dòng)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(mén)采用斜板式密封結構, 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(mén)的調節。
3.2、氣動(dòng)裝置
(1) 氣動(dòng)裝置采用單作用式氣動(dòng)雙活塞齒輪齒條機構(圖3) 實(shí)現防喘振閥的控制及調節功能。采用預載套簧設計, 輸出扭矩平穩可靠, 能夠高速響應扭矩輸出。通過(guò)合理設計控制氣路的布局, 滿(mǎn)足緊急快開(kāi)≤0.5 s動(dòng)作要求。由一體式手輪機構, 方便緊急時(shí)手動(dòng)打開(kāi)閥門(mén)。
圖3 齒輪齒條機構
(2) 執行機構的箱體采用球墨鑄鐵, 整體安全裕度更高, 能夠可靠的滿(mǎn)足防喘聯(lián)鎖時(shí)氣缸快速打開(kāi)帶來(lái)的機械沖擊(表1) 。
