高炉煤气调节阀优化设计及应用

东方风光

摘要:该文通过对燃气锅炉四角的高炉煤气调节阀进行解体及实际分析，并根据优化设计的原则，从根本上解决了生…产实际问彻底根治四角调节阀卡涩小能实现在线调节问题，从而实现了阀门使用寿命的延长，提高了设备的运行可靠及安全性。


关键词:调节卡涩 动作迟缓 密封 优化设计



在锅炉高炉煤气控制系统中，作为终端控制煤气介质物胜参数的调节系统，调节阀对稳定生产起着举足轻重的作用。而且，据资料显示，在实际使用过程中，调节系统中有70%左右甚至更高的故障率来自于调节阀本身。因此，保证调节阀的正常运行，确保调节系统顺行是一个十分重要的问题。在宣钢设备能源部的锅炉煤气蝶阀调节系统实际工作过程中，高炉煤气调节阀卡涩是该部使用中出现最常见的故障，尤其是在夏天气温较高时频频出现。因此，利用拆卸下来的旧调节阀进行彻底分解，进行了对比分析，研究卡涩原因并采取相应的解决措施。实际使用，取得了比较不错的效果。


1 调节阀优化总体思路


通过对阀门的执行机构和本体进行解体检查，发现调节阀不动作和卡涩的主要原因是阀门内壁及密封处存在污垢结晶体。为彻底解决这一问题，根据实际生产需要，通过改变调节阀的本体机构和密封性，彻底解决调节阀的系统卡涩和动作不到位的问题，消除设备隐患，确保锅炉的安全稳定经济运行。调节阀的尺寸等原因，标准刀具无法加工，故需自制刀具进行铣削加工。合金刀片，在刀杆的末端套丝M12，用M12的六方螺丝将合金刀片固定。阀体固定后，进行密封环孔径的找正，然后通过移动万能铣床的铣头及改变合金刀片的氏短达到扩大密封环孔径的目的。



2 具体实施



调节阀出现不动作的主要原因为调节阀在运行中煤气杂质进入密封环处，导致密封环内部结疤、结晶、结垢，导致 阀不动作，使系统不能进行自动调节。所以要通过改变阀杆轴径密封材质与结构增加阀的严密性，防比煤气杂质的进入，调节阀拆卸完毕后，阀杆轴径各组装零部件如图1所示:原铜套密封(Φ35×Φ43×L30)改为耐温骨架油封(Φ35×Φ43×L30)和石墨密封环(Φ35×43.2×L8.5，4个)组合密封，增加阀体的密封度，耐温骨架密封材质为耐高温硅橡胶材质，耐温达到250℃，可确保调节阀长期有效地进行密封使用。



2.1 调节阀门阀杆轴端密封改造


由于耐油骨架密封的外径为Φ60 mm，而阀体原密封处的孔径只有Φ43mm，无法安装耐油骨架密封，为此我们首先对阀体密封环的孔径进行铣削加工。由于铣床现场和调节阀的尺寸等原因，标准刀具无法加工，故需自制刀具进行铣削加工。合金刀片，在刀杆的末端套丝M 12，用M12的六方螺丝将合金刀片固定。阀体固定后，进行密封环孔径的找正，然后通过移动万能铣床的铣头及改变合金刀片的氏短达到扩大密封环孔径的目的。



2. 2 调节阀轴径密封材质的改进


由于铜受热产生变形，导致阀杆密封轴径与阀杆之间间隙增大，加大了煤气杂质进入量，从而导致阀结构不动作。我们采用耐温骨架油封和石墨金属压制成“环形”密封圈代替铜套，石墨环形密封的尺寸为Φ35×43. 2×δ8. 5，共计用4个组成软层叠式密封体，具有金属硬密封、弹性密封和自润滑三大优点，无论在低温还是高温情况下，均具有良好的密封性能。



2.3 阀板的加工改进



因为阀板起到调节和切断流体的作用，是调节阀的主要截流元件，因此极易受到介质的冲刷、腐蚀、颗粒的碰撞。调节阀阀板的结垢程度非常严重，也对调节阀不动作造成一定的影响。在笔者所在厂的锅炉运行过程中，高炉煤气调节阀只是起到调节的作用，而非切断煤气来源，故不需100%不漏气。因此为降低阀板结垢程度(解体拆卸发现积垢厚度近1mm，清除困难)，我们对阀板外圆进行车削加工，由原来的Φ395mm车削至392mm，减少了阀板与阀座之间的接触面，实现调节阀在启闭瞬间的摩擦扭力矩和滑动接触摩擦力的减小，降低阀板与阀座经常挤压造成调节阀密封面的疲劳皱折、磨损，延长使用寿命。

2.4 调节阀的组装



首先将两个耐温骨架密封镶在调节阀阀体上己铣好的凹槽内，并在上端放置压紧防松垫片。然后安装改进后的石墨金属密封环，在安装时发现由于原来的轴承套为黄铜材质，硬度比较高，安装时不易变形，现在更换的石墨金属轴承硬度低，易变形，加之与阀体的配合比较精密，如按照安装铜轴承套的方法安装很容易变形损坏。经过现场讨论后自制安装金属石墨密封环工具，这样可以使轴承在安装过程中受力均匀，且石墨轴承内壁也有了保护，不会出现安装变形损坏。经上述操作后把蝶阀主体上的轴承和密封装置安装完毕。



3 实施效果分析



阀门改造完成后，在断电情况下，根据需要由手动操作完成调节阀的开、关和调节功能。在通电后，输入控制信号，控制执行器按预定模式工作，调节阀运行状态良好，各系统运行参数正常，未出现卡涩、动作迟缓及不动作情况。



4 结语



挖潜增效己成为钢铁行业的工作重点，该项目的实施可大大降低备件费用，降低企业的生产成本，提高企业在市场竞争中的竞争力。该项目实施后通过两年的运行实践，尤其是经过了整个夏天的考验，高炉煤气调节阀没有出现不动作或动作迟缓以及卡涩的现象，调节品质大大改善。