新型电动紧急切断阀的研制.pdf

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1、秦皇岛秦冶重工有限公司(河北066318)袁军刘浩倪铁军【摘要】介绍了一种高炉煤气管道使用的新型电动紧急切断阀门，详细叙述了其结构特点和工作原理。此产品已获得国家发明专利。【关键词】阀门紧急切断阀缓冲密封●J●‘o一一、刖舌随着冶金技术的不断发展和日臻成熟，高炉炼铁设备的安全性要求越来越高，尤其是高炉煤气管道系统，紧急切断阀是必需的设备。紧急切断阀属于常开阀门，在高炉正常运行时，紧急切断阀均处于打开状态；当高炉出现事故时，紧急切断阀必须快速关闭，将煤气管道切断，使热风炉无法获得燃烧所需的煤气，从而保证热风炉、高炉的安全。目前高炉炼铁设备的紧急切断阀由事故切断阀代替，一般采用液

2、压缸带配重型结构来实现。但由于液压缸结构所限，液压油必须在安全系统要求的3s内迅速排回到液压站，阀门才能实现紧急关闭，事实上是很难做到的，只能做到事故时阀门由开状态完成关闭，其时间远远超过T3s，可靠性非常差，直接影响高炉炼铁系统的安全；且液动设备受地理环境影响较大，应用受到一定限制。新研制的新型电动紧急切断阀则避免了以上问题，实现了紧急时3s内(时间可调)阀门自动快速关闭和切断管道的要求。二、结构及工作原理紧急切断阀是在普通连杆蝶阀的基础上设计，研制出的，随着高炉炼铁设备轻型化的发展，连杆蝶阀早已成为高炉轻型化的标志性产品之一。秦冶公司从20世纪90年代初期开始研制、生产连

3、杆蝶阀，通过近20年的不断探索，并借鉴国外先进结构，结合同类产品实际运行情况经验的积累进行了深入的分析和研究，形成了适用于我国高炉特点的连杆蝶阀系列产品。基于连杆蝶阀成熟技术的基础上，经过近半年的研究、试制出了新型电动紧急切断阀门。新型电动紧急切断阀由阀门主体(含阀体、阀板、主轴和杆系等)、传动支座、配重部分(含配重杆、配重)、电动装置(蜗杆部分、蜗轮部分)、缓冲装置以及电磁铁组成，如图1所示。23．野}尽。一l底：鼎1刈；ff、峭耳¨＼1轧必恺团国Il、5＼6图1新型电动紧急切断阀1．电磁铁2阀门主体3．传动支座4．配重5．电动装置6．缓冲装置阀门主体采用连杆蝶阀形式，传动

4、支座连接固定到阀门主体上，电磁铁固定把合到传动支座上；电动装置的蜗杆部分通过电动装置壳体与配重部分螺栓固定连接、电动装置的蜗轮部分通过键连接和阀门主体的主轴固定；缓冲部分两端分别与配重部分和阀门主体连接。电磁铁和配重部分靠电磁吸力连接。配重部分与主轴通过轴承连接(轴向固定、径向可相对转动)。高炉正常运行时此阀门为全开状态。(1)正常状态的启闭电动装置动作，带动主轴和阀板及其杆系逆时针旋转90。，可使阀门关闭；同样，电动装置动作，带动主轴和阀板顺时针旋转90。，可使阀门打开(阀门正常状态启闭过程中电磁铁与配重部分一直处于吸合状态，无相对转动)。(2)事故状态下的启闭高炉正常运行

5、时，此阀门阀板处于打开状态，高炉系统出现故障时，电磁铁断电，配重部分与电磁铁因失去吸合力，迅速分离，在配2013年第8期黑罢e用黑59_ty'jxcom第期WWw．．VVM孵G赢耱胁扰M曰搬缆矿删参丽冶M重的作用下配重部分和电动装置带动主轴迅速逆时针旋转，使阀板关闭到位(此时电动装置蜗轮、蜗杆无相对运动，开关位置仍显示为开位)，此过程中与配重杆铰接的缓冲部分起到缓冲作用，并可调整阀门快速关闭的时间。当高炉故障排除后恢复供电，电动装置带动配重部分顺时针转动90。，使配重部分和电动装置恢复到原来初始位置，并使配重部分与电磁铁吸合(此过程通过电动装置蜗轮、蜗杆相对转动来实现，主轴、

6、阀板无动作，阀板仍为关闭位置；动作完成后电动装置开关位置显示为关位，此状态与阀门正常启闭的关位置一致)。随后，电动装置动作，带动主轴和阀板顺时针旋转90。，使阀门恢复到打开状态(此时电动装置开关位置显示为开位，此状态与阀门正常启闭的开位置一致)。三，关键点的设计及计算1．阀门密封副结构的选用及计算由于此类阀门快速关闭时产生的冲击力很大及煤气系统密封要求零泄漏的要求，此阀门密封副选用软硬双重密封，如图2所示，其中软密封有两道，外圈软密封在阀板关闭到位的瞬间起到缓冲压力、保护阀门止口面的作用；内圈软密封起到阀门密封的作用。图2阀门密封副l阀体2阀板3．内圈软密封4．外圈软密封根据

7、0形密封圈压缩后与初始高度的差计算出所需的压力即阀门密封力F。=fdDE(1)式中沪——o形密封圈截面直径，单位为mm；肛一0形密封圈内径，单位为mm；卜杨氏弹性模量，橡胶取5．4N／ram2；卜压力系数。2．缓冲装置的设计缓冲装置结构原理如图3所示。本缓冲装置通过在液压缸上加节流阀，来实现缓冲功能。当高炉出现故障，需要快速关闭时，配重杆落下，连接配重杆的缓冲装置中的液压缸杆受压(图3中F方向)，迫使无杆腔内的液压油(特殊材质，耐低60黑黑需：Ⅲ年绷4图3缓冲装置1有杆腔2．液压油缸杆3．节流阀4．无杆