马钢2500m3高炉料流调节阀故障诊断分析

2019-03-11 19:03:00
马钢 2500m3 高炉料流调节阀故障诊断分析 马钢 2500m 高炉采用了 PW 型串罐式无料钟炉顶。 采用液压及计算机自动 控制的料流调节阀和水冷齿轮箱带动的布料溜槽进行灵活、均匀布料, 并采用软硬密封,实现了大型高炉的高压操作。由于现代化的炉顶设备 精密复杂,出现故障有一定的隐蔽性,尤其料流调节阀是正常布料的关 键设备,而且是全封闭传动设计,一旦出现故障将导致整个炉顶设备无 法正常工作,造成高炉长时间减风或休风。本文根据马钢使用无料钟炉 顶设备近 9 年的经验,详细地分析炉顶装料的工艺流程和每个部件的工 作原理,对料流调节阀开关异常进行综合诊断分析,从外部现象准确地 确定故障的部位和发生原因,针对不同的情况采取相应排除措施,以最 短的时间、最简单的处理方法、最少的生产损失,迅速果断地排除故障。 1 料流调节阀的结构形式与性能参数 料流调节阀的结构如图 1 所示。料流调节阀性能参数见表 1。 3 2 常见开关异常故障诊断及排除方法 2.1 因料流调节阀上、下料衬板松动引起的开关异常 料流调节阀上、下阀体表面各衬有 6 块高合金铸铁衬板,由连接螺 栓固定,但通过一段时间的使用,加上长期的炉料冲击,导致料流调节 阀衬板松动,或衬板磨损后螺栓松动离开原始固定位置,产生了上、下 料闸之间或上料闸表面与导料管口之间产生卡阻。由于它们之间的设计 间隙要求在 1O~15mm,以防止关闭门后漏料,所以一旦出现上述现象, 闸门在闭合时有刚性冲击,极易造成闸门卡死,料流调节阀无法开关。 表 1 料流调节阀性能参数 项目 设计压力,MPa 工作压力,MPa 工作温度,C 油缸型号,mm 油缸活塞杆直径,mm 油缸全行程,mm 油缸简直径,mm 油缸工作压力,MPa 旋转最大角度 开口精度 开启、关闭时间,s 料流调节阀通径,mm 参数 2.7 2.45 120~180 ?100/?70×470 70 470 100 20 63o ±2o 6 DN750 排除方法:首先判断有无硬性卡阻的声音,再查看油缸工作压力有 无升高现象。确定后,采取多次强迫开关料流调节阀,利用上、下料闸 之间的冲击力,振脱松动衬板或撞弯卡阻的螺杆,一般能暂时恢复自由 开关。如强迫冲击 10 余次无效果,只有休风后迅速拆除更换衬板或更换 螺栓以彻底解决。 2.2 刚性异物卡阻料流调节阀只能开但关不到位 高炉上料是由槽下料仓通过上料主皮带输送到炉顶,在上料过程中 磨损的料仓壁板或圆钢或角钢头,偶然的情况下随炉料一起装入炉顶正 好卡在料闸之间,导致料闸关不到位和下密封阀夹紧不到位或旋转不到 位。 排除方法:如发现料流调节阀在计算机上的关闭信号无,赶快去现 场确定油缸活塞杆位置是否完全压到位。若没有完全压到位,并且开关 停止位置比较固定,又有明显的刚性冲击,则表明有刚性异物卡阻,这 时,无法从外部解决,必须休风进料闸用气割割除异物,消除隐患,恢 复正常上料。 2.3 因液压系统故障引起的开关动作缓慢 料流调节阀的开关动作是靠液压油缸执行的,油缸是由炉顶液压站 控制的,所以液压系统的故障也能引起料流调节阀开关异常。 排除方法:如发现料闸开关动作变慢,但料闸开关平稳且内部没有 冲击现象,可以排除机械卡阻,把检查重点放在液压系统上。这时,因 液压系统问题可能导致油缸活塞杆停止位置不固定,且推行缓慢,从液 压站顶电磁阀试一下,油缸应开关正常。液压和电气同时检查液压阀台 及电磁阀电控回路,判断是液压阀台系统节流阀口有异物堵塞,还是控 制电磁阀输入电流过小。这时液压节流阀更换或清洗,电磁阀电气控制 放大板输入电流适当调大能迅速排除故障。 2.4 因外部四连杆传动机构故障引起的开关卡阻 料流调节阀的动作由四连杆机构将油缸的直线运动变为旋转动作, 四连杆机构暴露在下部阀箱的外部,较容易检查,但其故障现象容易同 其他故障混淆,所以在判断其他故障原因时,必须首先排除四连杆机构 的异常。 排除方法:在现场仔细检查四连杆机构的铰接处和各销轴,可能产 生铰接处有刚性异物卡阻,要清理异物,吹扫四连杆机构,也可能四连 杆的销轴长期运行产生松动退出, 退出部分与其相邻连杆之间产生卡阻, 导致无法正常运动,要将退出的销轴进行复位并固定,将销轴注油润滑 保持灵活转动的状态。排除上述两种故障后,四连杆机构仍然运行不灵 活,可能是轴承缺油,必须对机构前后轴承强制注油恢复润滑功能,这 样四连杆机构就可以正常工作,消除卡阻。 2.5 因轴承组件卡阻造成的开关失灵 转动机构轴承组件卡阻引起的故障是最致命的故障, 比较难以处理, 就是高炉休风也无法在短时间内恢复设备功能,只有等到高炉 20h 以上 的年修时更换下部阀箱来排除故障,如何维持生产是我们设备工作者探 索的目标。先分析故障产生的原因,料流调节阀内侧轴承密封装于下部 阀箱内部,经常经受炉顶高温烘烤,易引起内侧轴承密封件老化,降低 密封效果,如果外侧的密封性能差时,易形成气流通道,这样高炉煤气 的灰尘等杂质会粘附在有油脂的轴承滚道上,造成轴承摩擦力增大,引 起轴承劣化,逐渐地影响料流调节阀的开关。 料流调节阀转动轴承异常分别于 1998 年 l1 月和 2002 年 l1 月出现 过 2 次。开始是料流调节阀外侧轴承密封处出现轻微漏气现象,引起转 动轴承滚道进入煤气灰尘,随后几天,出现油缸工作压力上升,接近液 压系统压力(如图 2 所示)。料闸关闭角度差 7 ~ 8 ,并逐步扩大,引起 料闸漏料,在开闭料闸时,四连杆机构摆动较大。我们采取对转动轴承 强制加油后,油缸工作压力又上升到系统压力,料流调节阀工作到第 14 天左右时,油缸完全不能动作。 o o 排除方法有二: (1)采用将油缸直径加大的办法来增加油缸推力(用 2t 手拉葫芦拉 在力臂上,发现有转动迹象)。先计算原油缸的最大推力: F1=P1×S1=P1×π(1/2D1)2=20×3.14×25×1O-4=15700(N) 然后将油缸的活塞直径加大到 125mm,计算增加的推力: F2/F1=P2×S2/P1×S1=S2/S1=D22/D12=1252/1002=1.56 ΔF=F2-F1=8792(N) 增大油缸直径可以增大 8792N 推力,这时料闸系统又可以灵活转动 了。 (2)采取增加油缸活塞杆头部连接处力臂长度的方法。 因为故障发生 时可能没有现成的加大油缸,如果不及时处理,高炉无法正常生产,所 以采取加长力臂长度可非常快捷地排除故障。 B 为加长力臂 400mm,将力臂 A 两侧焊接翼板,并加工销轴孔 C,将 油缸通过轴销同杆 B 相连,这样原杆 A 的长度变为 A+B,使旋转点 D 的 转矩增大,以克服轴承的卡阻使之重新转动,这样在短时间内抢出加大 油缸的制作时间,待加长力臂仍无法解决卡阻时,再将加大油缸换上。 生产实践表明,使用这种方法一般能坚持 1 个月以上,能保证高炉正常 上料。 3 结语 通过马钢 2500m3 高炉无料钟炉顶 9 年的运行实践,我们体会到要准 确判断料流调节阀开关异常故障,必须全面观察,相互印证,抓住故障 的本质,找出最佳排除方案。另外,要认真观察设备运行中的微小劣化 趋势,加强周期点检维护,将事故消除在萌芽状态,确保生产持续有效 运行。
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