涟钢6号高炉热风炉液压系统设计缺陷分析与改进

涟钢6号高炉热风炉液压系统设计缺陷分析与改进
摘要本文对涟钢6号高炉热风炉液压系统在设计方面存在的缺陷和问题进行了系统的分析论证,并对改进的解决方案进行了详细的阐述,对改进的效果进行了比较和总结。

关键词热风炉;液压控制回路;系统设计
1 概述
热风炉是炼铁工艺中重要的组成部分。

它通过把冷风加热成1200℃～1300℃的热风并供应给高炉,达到促进炼铁原料焦炭和铁矿石充分氧化还原反应的作用。

热风炉各种主要阀门由液压系统来控制。

涟钢6号高炉热风炉液压系统在设计上的缺陷和不足,导致设备运行存在诸多事故隐患。

因此,我们对生产中发现的问题和出现的故障进行了仔细分析,并对液压系统进行了合理化改造,降低了故障率,提高了系统的可靠性。

2 热风炉阀门结构和液压系统原理
2.1阀门结构
液压系统控制的阀门结构主要分两大类。

一类是立式闸板阀,闸板阀靠油缸驱动阀板上下移动,关闭时,阀板在楔形导槽内定位密封,阀板关闭到位后有定位销定位,靠一侧阀板的风压来密封。

另一类是蝶阀,蝶阀通过油缸驱动阀板在短管中转动,关闭时通过液压力将阀板与密封面压紧以达到密封目的。

2.2液压系统原理热风炉液压控制回路原理(改造前)如图1所示: 控制回路由三位四通换向阀、双单向节流阀、液压锁、叠加式溢流阀组成。

换向阀切换控制油路,使油缸往复运动。

节流阀调节油缸运行的速度。

液压锁用于锁紧油路,起系统保压作用。

叠加式溢流阀用以调节油缸的压紧力,防止过载。

3 液压控制回路的缺陷与改进方案
1)叠加式溢流阀设计不合理
叠加式溢流阀的设计初衷是防止闸板阀关闭时,阀板进入楔形槽内过位,使阀板卡死无法动作。

但是,在阀门结构上,通过调节阀体下部的调节螺杆,可以限制阀门关闭的极限位置,从而避免阀板与楔形槽间卡死。

而且,通过对日常运行情况的观察,发现溢流阀的泄漏量偏大,难以控制。

严重时会导致泄压较快,不利于油路的保压。

所以我们的分析结果是,溢流阀的设计完全多余,且带来了一定的隐患。

改进方案是取消溢流阀。

2)蝶阀采用的换向阀选型不当
换向阀的中位机能为“Y”型。

换向阀动作完毕后,靠液压锁来锁紧油路,防止油缸动作。

但在设备运行监控中,发现许多蝶阀出现了泄压的情况,甚至有时出现蝶阀关闭一段时间后,阀板与密封面脱离,致使阀门漏气的事故发生。

分析原因是热风炉阀门动作的频率较低,约1～2小时动作一次,而要求液压系统的保压时间较长。

但是,由于液压系统的特性决定一定程度的泄漏量是不可避免的,所以会出现泄压的状况。

同时,蝶阀阀板受风压的反作用力,当经过较长时间后,泄漏量积累达到一定程度,液压力小于风压时就会出现上述事故情况。

而闸板阀不会出现这种情况,是因为闸阀在关闭后风压的作用力方向垂直于阀板,同时阀板受重力作用,不可能脱离关闭位置。

因此,分析结果是三位四通换向阀只适用于闸阀,但不适用于蝶阀。

改进方案是将控制蝶阀的换向阀改为二位四通带限位换向阀,此种阀可提供持续的液压压紧力,能补偿系统的泄漏压力损失,避免泄压事故的发生。

3)阀组之间相互干扰
事故案例:2#废气阀(闸阀)动作时,2#燃烧阀(蝶阀)自动开启。

通过现场跟踪观察,发现2#废气阀动作时液压阀组出现了“液压振荡”现象。

液压振荡是由于换向阀的阀芯变形、磨损或者内部混入杂质,导致出现换向故障,阀芯产生高频往复运动,形成振荡。

由此带来的结果是使回油路中产生了一个瞬时压力,该瞬时压力通过共用的回油管传导至2#燃烧阀油路中,使液压锁的控制油口形成压力,开启了液压锁,致使液压锁的保压能力失效,2#燃烧阀就会自动开启。

改进方案是在每组控制阀的回油路上单独设置回油单向阀.彻底屏蔽液压振荡等类似故障带来的回油路瞬时压力的影响。

热风炉液压控制回路原理(改造后)如图2所示。

4 结论
通过对热风炉液压控制系统的设计缺陷理论上的研究,以及结合实际生产中遇到的故障情况进行分析,提出了该系统在3个主要设计方面存在的问题,通过改进和目前实际运行情况的验证,系统原理趋于完善,可靠性显著增强。

参考文献
[1] 严允进.炼铁机械.2版.冶金工业出版社,1990.
[2] 黎启柏.液压元件手册.1版.冶金工业出版社,2000.。