球型遮断阀在昆钢六高炉运用实践

朱荣刚

（武钢集团昆股份安宁公司本部炼铁厂，云南 安宁 650302）

煤气遮断阀是高炉粗煤气系统重力除尘设备，是用于阻止煤气贮气罐气源的装置，高炉正常生产时呈常开状态，以便煤气通过并进入煤气净化系统。当高炉维修时呈关闭状态，将煤气系统与高炉隔开，以便高炉或煤气系统进行安全检修。因此，要求该阀能迅速、安全切断煤气，以免发生煤气中毒和爆炸事故。高炉使用遮断阀一般有两种形式：一种为电动卷扬开闭钟型罩式遮断阀，一种为液压球型遮断阀。昆钢六高炉重力除尘煤气遮断阀为国内高炉较少使用的液压球型遮断阀。昆钢六高炉是引进卢森堡ARBED公司Belval厂C高炉，全套二手设备改型设计新建而成。高炉重力除尘煤气遮断阀，就为随二手设备引进的液压球型遮断阀，它在六高炉煤气系统运行近21年，具有切断煤气迅速、密封性好等特点，同国内高炉较常使用的，电动卷扬开闭钟型罩式遮断阀，结构有很大不同，现将其结构特点和使用、检修、维护等要求进行逐一介绍[1-3]。

1 球形遮断阀结构及工作特点

图1 钟型罩式遮断阀示意图

图2 球型遮断阀整体结构示意图

昆钢六高炉重力除尘煤气遮断阀主要有以下几部分结构组成：①冷却阀座；②上部活动阀座；③波纹补偿器；④夹紧油缸；⑤阀板；⑥阀板摆动臂；⑦阀板摆动臂蝶形弹簧支座；⑧摆动油缸。高炉正常生产状态下，球形遮断阀阀板在打开位置，放置于重力除尘上部活动阀座和冷却阀座侧，当高炉休风或检修要将煤气进行切断时，夹紧油缸夹紧将波纹补偿器收缩，带动上部活动阀座露出阀板活动间隙，夹紧油缸动作到位后，摆动油缸推动阀板摆动臂及阀板做圆周运动，当阀板运动至阀座水平位置时，夹紧油缸动作将阀板夹紧完成煤气切断。当高炉需要复风时，夹紧油缸夹紧将波纹补偿器收缩，带动上部活动阀座露出阀板活动缝隙，阀板在蝶形弹簧支座弹簧作用下，使阀板离开下部阀座，摆动油缸动作拉动阀板摆动臂，及阀板做圆周运动，当阀板运动至阀座垂直位置时，夹紧油缸夹紧带动波纹补偿器收缩，带动上部活动阀向下运动，使上部阀座和下部阀座闭合，就完成遮断阀开阀动作。球型遮断阀驱动为液压驱动，整个动作过程仅需要35秒至40秒，就可以完成遮断阀开关动作，且动作平稳，同时在阀板和冷却阀座上设有密封圈，故遮断阀密封效果好，煤气泄漏基本为零，为安全检修提供了保证。

表1 六高炉重力除尘煤气遮断阀主要设备参数

2 球形遮断阀使用维护情况

昆钢六高炉重力除尘煤气遮断阀从1998年12月高炉投产使用至今一直运行稳定可靠，期间仅需要对遮断阀泄漏的夹紧油缸和摆动油缸进行更换就可以保证遮断阀的正常使用。2011年4月高炉技改，考虑到煤气遮断阀已经运行12年，波纹补偿器可能存在金属疲劳，对遮断阀波纹补偿器进行了更换。更换后由于对遮断阀的调整和结构上认识不足，在2011年7月高炉投产后，高炉正常休风检修时，遮断阀经常关不到位或无法关闭，致使高炉煤气系统检修，处在不安全的状态下。为了尽快找出问题，使遮断阀能够在检修过程中，起到切断煤气作用，通过对遮断阀图纸分析，确认问题为遮断阀阀板摆动臂，蝶形弹簧支座内碟型弹簧失效，造成阀板上下位置位移，致使阀板在开关时擦碰上部或下部阀座，造成遮断阀关闭不到位或无法关闭。由于球形遮断阀阀板摆动臂，蝶形弹簧支座内碟型弹簧，在遮断阀投用至今从未进行过更换，一旦更换出现问题将严重影响设备正常工作。通过对国外参考图纸进行分析，确认碟型弹簧尺寸为∮112×∮57×4，碟型弹簧单个数量为29件，安装方式为对合组合，为了避免拆除碟型弹簧后，阀板位置调整时间长，对该部分碟型弹簧进行了计算校验。

图3 阀板摆动臂蝶形弹簧支座装配图

查找机械设计手册∮112×∮57×4碟型弹簧，为B系列2类型碟型弹簧；单片碟型弹簧厚度t=4mm；压平变形量h0/mm=3.2mm；自由高度H0/mm=7.2mm；总变形量fz=i*f i碟型弹簧总数 f/mm 对合组合单片变形量 f/mm≈0.75h0 ；f=0.75*3.2=2.4mm ；fz=i*f=29*2.4=69.6mm；总 自 由 高 度Hz=i*H0/mm i碟 型 弹 簧 总 数；Hz=29*7.2=208.8mm ；压缩后有效长度最大=总自由高度Hz - 总变形量fz=208.8-69.6=139.2mm；阀板压缩后最小尺寸149.8mm；可失效碟型弹簧数量=（149.8-139.2）/2.4≈4.42片。

符合图纸阀板压缩后最小尺寸149.8mm要求，及设备工作压缩量20mm的要求，同时能够保证在碟型弹簧有4片失效后球型遮断阀能够正常工作。

检修时打开阀板摆动臂蝶形弹簧支座，发现单个支座蝶形弹簧均有2片左右碟型弹簧损坏，最多的一个支座蝶形弹簧损坏达6片，最终造成遮断阀阀板歪斜，动作时擦碰上下阀座的情况。

检修更换阀板摆动臂蝶形弹簧支座蝶形弹簧后，遮断阀工作正常，达到工艺使用要求。从2012年7月至今六高炉重力除尘煤气遮断阀，在检修过程中仅进行例行维护对液压油缸管路密封件和油管进行更换，整个设备维护量少，而且检修时间短。在高炉喷涂长时间停产时，对油缸进行定修更换，就能很好的保证球型遮断阀长周期稳定运行。

3 球形遮断阀检修维护注意事项

在球形遮断阀使用过程中要密切注意油缸冷却水，及阀座冷却水的监控，要每周进行两次巡检，防止冷却水泄漏对高炉生产产生影响，和冷却水断流使阀座密封胶圈烧坏。高炉停风检修时，要定期检查阀板摆动臂蝶形弹簧支座的动作情况，做好跟踪记录。清理阀板摆动臂蝶形弹簧支座上积灰、积尘防止活动部分卡塞。在冷却管路检修维护上，由于球形遮断阀内置于重力除尘上部，工作环境既有高温又有煤气和含水煤气粉尘的侵蚀，液压管道和冷却管道腐蚀较快，在条件允许情况下，可将上述管道材质改为不锈钢，可保证长周期无泄漏。对于阀板、阀座密封用硅胶圈，改为氟橡胶胶圈，也能够大幅提高密封圈的使用寿命。在安装密封胶圈时要用橡胶锤或木锤将胶圈打紧，搭头部位预留1mm～2mm压缩余量，安装完毕后可利用夹紧缸带动上部阀座对下部阀座密封胶圈进行压紧找平，可反复动作3到4次，以保证球型遮断阀在正常生产情况下，和检修时的密封效果，阀板密封圈也可采用此方式进行压紧找平。检修时，还应对阀板摆动臂蝶形弹簧活动行程进行检查，确保夹紧油缸松开时，阀板摆动臂蝶形弹簧支座活动部分间距≥40mm，夹紧时阀板摆动臂蝶形弹簧支座活动部分间距≥10mm、≤20mm，如超过此间距，则需对阀板摆动臂蝶形弹簧支座内碟型弹簧，进行检查或更换。

图4 阀板密封示意图

4 结语

昆钢六高炉重力除尘液压球型遮断阀具有开关迅速、密封性好等特点，高炉大修时无需整体更换，可长期在线使用，在高炉建设时可降低重力除尘钢结构高度和设备重量，同时比钟型罩式遮断阀在密封煤气上效果要好，其在使用维护上也具有鲜明特色，可为高炉工作者在高炉煤气切断工艺阀门设计、使用、检修、维护提供一些有益借鉴。