軸流式高爐風機控制系統(tǒng)用防喘振閥的設計

軸流式高爐風機控制系統(tǒng)用防喘振閥的設計1、概述

防喘振是各類鼓風機和壓縮機的一個特有控制要求。喘振通常表現(xiàn)為快速的流量振蕩或壓力振蕩,因而影響風機流量和壓力的穩(wěn)定性。由于喘振發(fā)生時常伴隨有反向的軸向推力與反向流動,從而使風機的效率降低,壽命縮短,對風機造成嚴重危害。當風機發(fā)生喘振或需要放風時,打開防喘振閥或緊急減壓閥,可以使風機的運行工況點在規(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,每噸鐵水的鼓風量達1100～1200m3,風壓到達0.45MPa。對于大型鼓風站,由于放風量變化范圍大,而且要求動作快,防喘振控制裝置采用一個大容量防喘振閥和一個小容量防喘振閥并聯(lián)組成。小容量閥響應速度快,以求得放風平穩(wěn)。大容量閥在緊急狀態(tài)如喘振已經(jīng)或將要產(chǎn)生時才開啟。2.2、參數(shù)

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

圖1高爐鼓風系統(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)

驅動方式氣動+手動

氣源壓力0.4～0.6MPa

啟閉時間調(diào)節(jié)不限,緊急快開≤0.5s

流量特性近似等百分比3、構造設計

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,此構造密封性好,流阻小,啟閉靈活。氣動裝置采用調(diào)節(jié)精度高,運行平穩(wěn)的齒輪齒條傳動構造?？刂蒲b置由單作用智能閥門定位器、電磁閥和快速釋放閥等組成,既能實現(xiàn)正常工況下的慢開慢關,又能實現(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構造,大錐角小偏心距。閥門開啟時,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。閥門關閉時,錐面密封副具有越關越緊及密封圈磨損補償?shù)墓δ堋ｉy門每次啟閉時,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,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構造,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構(圖3)實現(xiàn)防喘振閥的控制及調(diào)節(jié)功能。采用預載套簧設計,輸出扭矩平穩(wěn)可靠,能夠高速響應扭矩輸出。通過合理設計控制氣路的布局,滿足緊急快開≤0.5s動作要求。由一體式手輪機構,方便緊急時手動打開閥門。