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1、轴流式高炉风机控制系统用防喘振阀的设计(1)时间:2010-02-18 来源:江苏神通阀门股份有限公司 编辑:张逸芳1、概述 防喘振是各类鼓风机和压缩机的一个特有控制要求。喘振通常表现为快速的流量振荡或压力振荡,因而影响风机流量和压力的稳定性。由于喘振发生时常伴随有反向的轴向推力与反向流动,从而使风机的效率降低,寿命缩短,对风机造成严重危害。当风机发生喘振或需要放风时,打开防喘振阀或紧急减压阀,可以使风机的运行工况点在规定的区域内。2、工作原理及主要参数2.1、工作原理 随着高炉大型化和超高压炉顶的采用,高炉鼓风系统(图1)也向
2、着大流量、高压力和自动化方向发展,每吨铁水的鼓风量达1100～1200m3,风压达到0.45MPa。对于大型鼓风站,由于放风量变化范围大,而且要求动作快,防喘振控制装置采用一个大容量防喘振阀和一个小容量防喘振阀并联组成。小容量阀响应速度快,以求得放风平稳。大容量阀在紧急状态如喘振已经或将要产生时才开启。2.2、参数最佳答案n:转速N:功率P:压力Q:流量Q1/Q2=n1/n2P1/P2=(n1/n2)平方N1/N2=(n1/n2)立方1.氧气站 2、3.氧气管路 4.空气过滤器 5.脱湿机 6.混合气 7.风机 8、9.防喘振阀 10.
3、防阻塞阀 11.紧急减压阀 12.热风炉 13.高炉 14.消音器图1 高炉鼓风系统 防喘振阀具有自动调节和快开功能,其主要性能参数如下。 公称尺寸 DN50～500 公称压力 PN6～16 工作介质 热空气 工作温度 300℃(max) 驱动方式 气动+手动 气源压力 0.4～0.6MPa 启闭时间 调节不限,紧急快开≤0.5s 流量特性 近似等百分比3、结构设计 防喘振阀主要由三偏心蝶阀(图2)、气动装置和控制装置等组成。蝶板密封圈采用斜板式多层次金属硬密封形式,此结构密封性好,流阻小,启闭灵活。气动装置采用调节
4、精度高,运行平稳的齿轮齿条传动结构。控制装置由单作用智能阀门定位器、电磁阀和快速释放阀等组成,既能实现正常工况下的慢开慢关,又能实现紧急情况下的快开功能。1.阀体 2.阀轴 3.轴承 4.密封圈 5.蝶板图2 蝶阀3.1、阀门 (1)阀门密封副采用三偏心结构,大锥角小偏心距。阀门开启时,启闭力矩小且密封副之间能迅速脱离,减小了密封副之间的摩擦。阀门关闭时,锥面密封副具有越关越紧及密封圈磨损补偿的功能。阀门每次启闭时,密封副之间形成的剪刀口将积尘消除,确保阀门长期有效的密封性能。密封锥体采用大锥角,近似平面密封,保证阀门在高温工况下的正
5、常运行。 (2)密封圈采用多层次不锈钢金属片制成,具有金属硬密封和弹性软密封的双重密封效果。同时,阀座采用硬质合金磨削加工,表面光洁,确保了阀门密封性能。 (3)轴承采用自润滑材料组合,阀轴采用不锈钢,确保阀门长期灵活动作。阀轴密封采用V形组合或成型填料密封,确保了阀轴处的介质不外漏。 (4)阀门采用斜板式密封结构,启闭行程短,椭圆断面的流通面积大,蝶板正、反面制成圆弧形,流阻损失小,有利于阀门的调节。3.2、气动装置 (1)气动装置采用单作用式气动双活塞齿轮齿条机构(图3)实现防喘振阀的控制及调节功能。采用预载套簧设计,输出扭
6、矩平稳可靠,能够高速响应扭矩输出。通过合理设计控制气路的布局,满足紧急快开≤0.5s动作要求。由一体式手轮机构,方便紧急时手动打开阀门。图3 齿轮齿条机构 (2)执行机构的箱体采用球墨铸铁,整体安全裕度更高,能够可靠的满足防喘联锁时气缸快速打开带来的机械冲击(表1)。表1 气动执行机构的主要性能参数 3.3、控制装置 风机设计的时侯,专业设计人员会提供一条计算的喘振线,但是由于影响实际运行情况因素较为复杂,机组安装完毕后,要做一次喘振线的标定试验来修正计算的喘振线。一般把所测的喘振线下移5%～7%作为防喘振线,再下移约3%作为防喘振
7、下移线(图4)。风机正常运行在防喘振下移线的下方。当工作点越过防喘振下移线到达上方,但仍在防喘振线以下时,要求防喘振阀快速打开实施调节控制,使工作点快速回到防喘振下移线以下,在工作点下移后减小防喘振阀的开度。在风机运行趋势得到控制时,继续减小防喘振阀的开度,使工作点尽可能的趋近防喘振下移线以获得风机的更高效率。由于各种原因,风机工作点在超出防喘振线,调节控制无法控制喘振趋势,或者接近甚至超过喘振线发生喘振时,阀门应在≤0.5s内快速打开,避免超出喘振线,从而保护风机。为了实现控制功能,控制装置主要由智能阀门定位器、气动继动器、闭锁阀、电
8、磁阀、空气过滤减压阀、位置变送器、限位开关、气源管路和气源压力表等部件组成。图4 喘振线 (1)智能定位器具有电/气转换功能(将接收4～20mA电信号转换为控制执行机构动作所使用的气动信号)、定位功能(控
