高爐熱風(fēng)爐三桿蝶閥故障處理及改進(jìn)措施

龍學(xué)鈞 張玉奎 李 悅

（武鋼股份有限公司煉鐵廠 武漢）

一、三桿蝶閥工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

三桿蝶閥因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，密封性能好，動(dòng)作靈活，拆裝方便，使用壽命長(zhǎng)，成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外的各大高爐上得到了廣泛的應(yīng)用。武鋼煉鐵廠高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)中煤氣切斷閥和煤氣燃燒閥等關(guān)鍵閥門(mén)上都用到了此類(lèi)三桿蝶閥。

圖1 三桿蝶閥結(jié)構(gòu)圖

三桿蝶閥的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，主要由驅(qū)動(dòng)裝置（液壓油缸）、閥軸、閥板、桿系、閥體和軸端密封等零件組成。閥板的開(kāi)閉是利用連桿機(jī)構(gòu)的原理實(shí)現(xiàn)的，各個(gè)連桿的鉸接處裝有耐磨套（自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承）。閥軸旋轉(zhuǎn)使閥板打開(kāi)，在閥板打開(kāi)的初始階段，閥板先是平移，在運(yùn)動(dòng)到一定距離后開(kāi)始翻轉(zhuǎn)，當(dāng)閥板由垂直位置轉(zhuǎn)到與管道中心平行時(shí)，閥板完全開(kāi)啟。同理閥軸反向旋轉(zhuǎn)使閥板關(guān)閉，當(dāng)閥板轉(zhuǎn)到與閥座的密封面平行時(shí)，閥板開(kāi)始平移，直至接觸壓緊密封面，此時(shí)閥板處于完全關(guān)閉狀態(tài)。

無(wú)論閥板是打開(kāi)還是關(guān)閉，閥板本身及其連動(dòng)部件始終處于介質(zhì)的包圍中。當(dāng)閥板關(guān)閉時(shí)，它要承受介質(zhì)的所有壓力，就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，進(jìn)而引起其連動(dòng)部件的變形；當(dāng)閥板開(kāi)啟時(shí)，它不僅會(huì)受到介質(zhì)的沖刷，而且介質(zhì)在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)造成閥板自身的振動(dòng)，這些都會(huì)對(duì)閥板的連動(dòng)部件造成影響，尤其會(huì)加快鉸接處耐磨套的損壞，從而各連動(dòng)部件彼此鉸接處的縫隙越來(lái)越大，最終導(dǎo)致閥板無(wú)法關(guān)到位。因此，三桿蝶閥連動(dòng)部件的細(xì)微變化，都會(huì)對(duì)閥門(mén)整體的性能產(chǎn)生較大影響，甚至?xí)s短三桿蝶閥的使用壽命。

武鋼煉鐵廠某高爐2007年第一代爐役改造大修，將熱風(fēng)爐高爐煤氣燃燒閘板閥和切斷閘板閥，改造為通徑1800 mm的三桿蝶閥，開(kāi)關(guān)速度13～15 s，液壓油缸驅(qū)動(dòng)。2013年10月開(kāi)始，高爐煤氣燃燒三桿蝶閥連續(xù)十多次出現(xiàn)閥板關(guān)不到位的故障，由于發(fā)生在高爐煤氣系統(tǒng)，處理非常麻煩，而且檢修時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重威脅到高爐安全生產(chǎn)。

二、三桿蝶閥常見(jiàn)故障原因分在析及處理

1.三桿蝶閥故障常見(jiàn)原因

造成高爐煤氣燃燒三桿蝶閥關(guān)不到位的常見(jiàn)原因有：①調(diào)整螺栓炭化膠合。②油缸側(cè)的閥體軸頭密封漏油。③耐磨套磨損。其中第一種原因最常見(jiàn)，且對(duì)安全生產(chǎn)威脅較大，三桿蝶閥靠近熱風(fēng)爐陶瓷器，長(zhǎng)期受1200℃高溫烘烤，調(diào)整臂、調(diào)整螺栓及耐磨套性能下降，調(diào)整螺栓受熱變軟炭化膠合，閥頻繁開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的沖擊，將調(diào)整臂撞擊成兩個(gè)很深的坑，造成調(diào)整臂與調(diào)整螺栓之間間隙過(guò)大，三桿運(yùn)行軌跡發(fā)生改變，閥板上部與密封面壓緊，而下部還有50 mm未關(guān)到位，該熱風(fēng)爐送風(fēng)時(shí)，大量熱風(fēng)從高爐煤氣燃燒三桿蝶閥漏出，經(jīng)放散閥排除，如不及時(shí)處理可能會(huì)造成可怕的事故。

2.處理措施

首先將高爐煤氣燃燒三桿蝶閥拆除，吊到寬敞地方，再用千斤頂將閥板頂?shù)轿?，使閥板與閥座的密封面壓緊，然后將調(diào)整臂上的深坑用鋼板焊補(bǔ)，保證調(diào)整臂與前后兩個(gè)調(diào)整螺栓之間的間隙都在0.5 mm以?xún)?nèi)，最后回裝試車(chē)。

三、三桿蝶閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施

（1）將閥開(kāi)關(guān)位調(diào)整裝置螺栓尺寸由原M20×100 mm增加到M30×100 mm來(lái)增加沖擊面面積，減小閥頻繁開(kāi)關(guān)造成的沖擊。

（2）調(diào)整臂裝置結(jié)構(gòu)由原來(lái)的絲孔改成通孔。調(diào)整螺栓上各增加一個(gè)緊固螺母，改進(jìn)耐磨套的材料。

改進(jìn)前后的調(diào)整臂結(jié)構(gòu)裝置如圖2、圖3所示。改進(jìn)后的三桿蝶閥經(jīng)過(guò)1年多時(shí)間的使用，效果較好?？s短了故障處理時(shí)間，三桿蝶閥使用壽命延長(zhǎng)。下一步將著重對(duì)耐磨套的材料進(jìn)行攻關(guān)，使其在較高溫度和較惡劣的環(huán)境條件下，能夠工作得更平穩(wěn)，長(zhǎng)期處于良好的狀態(tài)，延長(zhǎng)其使用壽命。

圖2 改進(jìn)前的調(diào)整臂結(jié)構(gòu)裝置

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著機(jī)械加工制造業(yè)的進(jìn)步，三桿蝶閥正向大型化、精密化方向發(fā)展，但在不同的使用條件及介質(zhì)狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)及制造缺陷。結(jié)合實(shí)際的使用條件，對(duì)設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)和材料的改變，增強(qiáng)了設(shè)備的可靠性且使用壽命延長(zhǎng)。

圖3 改進(jìn)后的調(diào)整臂結(jié)構(gòu)裝置