球型遮斷閥在昆鋼六高爐運(yùn)用實(shí)踐

朱榮剛

（武鋼集團(tuán)昆股份安寧公司本部煉鐵廠，云南 安寧 650302）

煤氣遮斷閥是高爐粗煤氣系統(tǒng)重力除塵設(shè)備，是用于阻止煤氣貯氣罐氣源的裝置，高爐正常生產(chǎn)時(shí)呈常開狀態(tài)，以便煤氣通過并進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)。當(dāng)高爐維修時(shí)呈關(guān)閉狀態(tài)，將煤氣系統(tǒng)與高爐隔開，以便高爐或煤氣系統(tǒng)進(jìn)行安全檢修。因此，要求該閥能迅速、安全切斷煤氣，以免發(fā)生煤氣中毒和爆炸事故。高爐使用遮斷閥一般有兩種形式：一種為電動(dòng)卷揚(yáng)開閉鐘型罩式遮斷閥，一種為液壓球型遮斷閥。昆鋼六高爐重力除塵煤氣遮斷閥為國內(nèi)高爐較少使用的液壓球型遮斷閥。昆鋼六高爐是引進(jìn)盧森堡ARBED公司Belval廠C高爐，全套二手設(shè)備改型設(shè)計(jì)新建而成。高爐重力除塵煤氣遮斷閥，就為隨二手設(shè)備引進(jìn)的液壓球型遮斷閥，它在六高爐煤氣系統(tǒng)運(yùn)行近21年，具有切斷煤氣迅速、密封性好等特點(diǎn)，同國內(nèi)高爐較常使用的，電動(dòng)卷揚(yáng)開閉鐘型罩式遮斷閥，結(jié)構(gòu)有很大不同，現(xiàn)將其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用、檢修、維護(hù)等要求進(jìn)行逐一介紹[1-3]。

1 球形遮斷閥結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)

圖1 鐘型罩式遮斷閥示意圖

圖2 球型遮斷閥整體結(jié)構(gòu)示意圖

昆鋼六高爐重力除塵煤氣遮斷閥主要有以下幾部分結(jié)構(gòu)組成：①冷卻閥座；②上部活動(dòng)閥座；③波紋補(bǔ)償器；④夾緊油缸；⑤閥板；⑥閥板擺動(dòng)臂；⑦閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧支座；⑧擺動(dòng)油缸。高爐正常生產(chǎn)狀態(tài)下，球形遮斷閥閥板在打開位置，放置于重力除塵上部活動(dòng)閥座和冷卻閥座側(cè)，當(dāng)高爐休風(fēng)或檢修要將煤氣進(jìn)行切斷時(shí)，夾緊油缸夾緊將波紋補(bǔ)償器收縮，帶動(dòng)上部活動(dòng)閥座露出閥板活動(dòng)間隙，夾緊油缸動(dòng)作到位后，擺動(dòng)油缸推動(dòng)閥板擺動(dòng)臂及閥板做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閥板運(yùn)動(dòng)至閥座水平位置時(shí)，夾緊油缸動(dòng)作將閥板夾緊完成煤氣切斷。當(dāng)高爐需要復(fù)風(fēng)時(shí)，夾緊油缸夾緊將波紋補(bǔ)償器收縮，帶動(dòng)上部活動(dòng)閥座露出閥板活動(dòng)縫隙，閥板在蝶形彈簧支座彈簧作用下，使閥板離開下部閥座，擺動(dòng)油缸動(dòng)作拉動(dòng)閥板擺動(dòng)臂，及閥板做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閥板運(yùn)動(dòng)至閥座垂直位置時(shí)，夾緊油缸夾緊帶動(dòng)波紋補(bǔ)償器收縮，帶動(dòng)上部活動(dòng)閥向下運(yùn)動(dòng)，使上部閥座和下部閥座閉合，就完成遮斷閥開閥動(dòng)作。球型遮斷閥驅(qū)動(dòng)為液壓驅(qū)動(dòng)，整個(gè)動(dòng)作過程僅需要35秒至40秒，就可以完成遮斷閥開關(guān)動(dòng)作，且動(dòng)作平穩(wěn)，同時(shí)在閥板和冷卻閥座上設(shè)有密封圈，故遮斷閥密封效果好，煤氣泄漏基本為零，為安全檢修提供了保證。

表1 六高爐重力除塵煤氣遮斷閥主要設(shè)備參數(shù)

2 球形遮斷閥使用維護(hù)情況

昆鋼六高爐重力除塵煤氣遮斷閥從1998年12月高爐投產(chǎn)使用至今一直運(yùn)行穩(wěn)定可靠，期間僅需要對遮斷閥泄漏的夾緊油缸和擺動(dòng)油缸進(jìn)行更換就可以保證遮斷閥的正常使用。2011年4月高爐技改，考慮到煤氣遮斷閥已經(jīng)運(yùn)行12年，波紋補(bǔ)償器可能存在金屬疲勞，對遮斷閥波紋補(bǔ)償器進(jìn)行了更換。更換后由于對遮斷閥的調(diào)整和結(jié)構(gòu)上認(rèn)識(shí)不足，在2011年7月高爐投產(chǎn)后，高爐正常休風(fēng)檢修時(shí)，遮斷閥經(jīng)常關(guān)不到位或無法關(guān)閉，致使高爐煤氣系統(tǒng)檢修，處在不安全的狀態(tài)下。為了盡快找出問題，使遮斷閥能夠在檢修過程中，起到切斷煤氣作用，通過對遮斷閥圖紙分析，確認(rèn)問題為遮斷閥閥板擺動(dòng)臂，蝶形彈簧支座內(nèi)碟型彈簧失效，造成閥板上下位置位移，致使閥板在開關(guān)時(shí)擦碰上部或下部閥座，造成遮斷閥關(guān)閉不到位或無法關(guān)閉。由于球形遮斷閥閥板擺動(dòng)臂，蝶形彈簧支座內(nèi)碟型彈簧，在遮斷閥投用至今從未進(jìn)行過更換，一旦更換出現(xiàn)問題將嚴(yán)重影響設(shè)備正常工作。通過對國外參考圖紙進(jìn)行分析，確認(rèn)碟型彈簧尺寸為∮112×∮57×4，碟型彈簧單個(gè)數(shù)量為29件，安裝方式為對合組合，為了避免拆除碟型彈簧后，閥板位置調(diào)整時(shí)間長，對該部分碟型彈簧進(jìn)行了計(jì)算校驗(yàn)。

圖3 閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧支座裝配圖

查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊∮112×∮57×4碟型彈簧，為B系列2類型碟型彈簧；單片碟型彈簧厚度t=4mm；壓平變形量h0/mm=3.2mm；自由高度H0/mm=7.2mm；總變形量fz=i*f i碟型彈簧總數(shù) f/mm 對合組合單片變形量 f/mm≈0.75h0 ；f=0.75*3.2=2.4mm ；fz=i*f=29*2.4=69.6mm；總 自 由 高 度Hz=i*H0/mm i碟 型 彈 簧 總 數(shù)；Hz=29*7.2=208.8mm ；壓縮后有效長度最大=總自由高度Hz - 總變形量fz=208.8-69.6=139.2mm；閥板壓縮后最小尺寸149.8mm；可失效碟型彈簧數(shù)量=（149.8-139.2）/2.4≈4.42片。

符合圖紙閥板壓縮后最小尺寸149.8mm要求，及設(shè)備工作壓縮量20mm的要求，同時(shí)能夠保證在碟型彈簧有4片失效后球型遮斷閥能夠正常工作。

檢修時(shí)打開閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧支座，發(fā)現(xiàn)單個(gè)支座蝶形彈簧均有2片左右碟型彈簧損壞，最多的一個(gè)支座蝶形彈簧損壞達(dá)6片，最終造成遮斷閥閥板歪斜，動(dòng)作時(shí)擦碰上下閥座的情況。

檢修更換閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧支座蝶形彈簧后，遮斷閥工作正常，達(dá)到工藝使用要求。從2012年7月至今六高爐重力除塵煤氣遮斷閥，在檢修過程中僅進(jìn)行例行維護(hù)對液壓油缸管路密封件和油管進(jìn)行更換，整個(gè)設(shè)備維護(hù)量少，而且檢修時(shí)間短。在高爐噴涂長時(shí)間停產(chǎn)時(shí)，對油缸進(jìn)行定修更換，就能很好的保證球型遮斷閥長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

3 球形遮斷閥檢修維護(hù)注意事項(xiàng)

在球形遮斷閥使用過程中要密切注意油缸冷卻水，及閥座冷卻水的監(jiān)控，要每周進(jìn)行兩次巡檢，防止冷卻水泄漏對高爐生產(chǎn)產(chǎn)生影響，和冷卻水?dāng)嗔魇归y座密封膠圈燒壞。高爐停風(fēng)檢修時(shí)，要定期檢查閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧支座的動(dòng)作情況，做好跟蹤記錄。清理閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧支座上積灰、積塵防止活動(dòng)部分卡塞。在冷卻管路檢修維護(hù)上，由于球形遮斷閥內(nèi)置于重力除塵上部，工作環(huán)境既有高溫又有煤氣和含水煤氣粉塵的侵蝕，液壓管道和冷卻管道腐蝕較快，在條件允許情況下，可將上述管道材質(zhì)改為不銹鋼，可保證長周期無泄漏。對于閥板、閥座密封用硅膠圈，改為氟橡膠膠圈，也能夠大幅提高密封圈的使用壽命。在安裝密封膠圈時(shí)要用橡膠錘或木錘將膠圈打緊，搭頭部位預(yù)留1mm～2mm壓縮余量，安裝完畢后可利用夾緊缸帶動(dòng)上部閥座對下部閥座密封膠圈進(jìn)行壓緊找平，可反復(fù)動(dòng)作3到4次，以保證球型遮斷閥在正常生產(chǎn)情況下，和檢修時(shí)的密封效果，閥板密封圈也可采用此方式進(jìn)行壓緊找平。檢修時(shí)，還應(yīng)對閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧活動(dòng)行程進(jìn)行檢查，確保夾緊油缸松開時(shí)，閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧支座活動(dòng)部分間距≥40mm，夾緊時(shí)閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧支座活動(dòng)部分間距≥10mm、≤20mm，如超過此間距，則需對閥板擺動(dòng)臂蝶形彈簧支座內(nèi)碟型彈簧，進(jìn)行檢查或更換。

圖4 閥板密封示意圖

4 結(jié)語

昆鋼六高爐重力除塵液壓球型遮斷閥具有開關(guān)迅速、密封性好等特點(diǎn)，高爐大修時(shí)無需整體更換，可長期在線使用，在高爐建設(shè)時(shí)可降低重力除塵鋼結(jié)構(gòu)高度和設(shè)備重量，同時(shí)比鐘型罩式遮斷閥在密封煤氣上效果要好，其在使用維護(hù)上也具有鮮明特色，可為高爐工作者在高爐煤氣切斷工藝閥門設(shè)計(jì)、使用、檢修、維護(hù)提供一些有益借鑒。