一种新型煤气快切阀

一种新型煤气快切阀
王万庆，王兆江
(秦皇岛秦冶重工有限公司，秦皇岛；)
摘要：介绍了秦冶公司年出口的一种新型煤气快切阀的结构及工作原理。

关键词：连杆蝶阀；差动；结构；原理
前言
阀门是冶金高炉炼铁系统中控制管道内介质的关键设备，在整个高炉运行过程中起着重要作用。

煤气切断阀位于高炉热风炉系统的煤气管道上，起着切断管道内介质的作用。

当高炉系统中某个环节发生事故时，如果煤气切断阀不能快速关闭，有可能导致现场工作人员煤气中毒甚至发生爆炸，造成无法挽回的后果。

为避免以上问题的发生，本文在目前冶金行业普遍使用的连杆蝶阀基础上作了改进，提出了一种新型煤气快速切断阀。

煤气快切阀结构及特性分析
煤气快切阀是在连杆蝶阀结构上作了改进，它主要由阀体、阀板、四连杆机构、主轴、传动支座、驱动装置、配重装配等部件组成，见图。

该阀是在普通连杆蝶阀的基础上改进而成，连杆蝶阀是蝶阀的一种结构形式，主要应用于冶金高炉热风炉系统的管道中，它具有体积小、重量轻、动作灵活、拆装方便等优点。

因此，近年来，连杆蝶阀在热风炉系统的空气、煤气、烟气等介质管道中得到了广泛应用。

连杆蝶阀及传统的闸阀及偏心蝶阀相比，具有非常突出的优点。

连杆蝶阀及传统的闸阀相比，有很多优点：
)体积小、质量轻、动作灵活、维修方便。

)阀板密封面及阀体密封面在启闭过程中无相对摩擦，保证了阀门的使用寿命。

)阀板密封面及阀体密封面不受温度的影响，不会出现闸阀闸板楔死问题。

连杆蝶阀及偏心蝶阀相比，具有的优点如下：
)密封副加工制造简单，容易实现密封。

)承压能力比较高，在承受较高压力的情况下，阀板不会楔死。

)在密封要求不严的情况下，可以使用到较恶略的环境中，比如在焦炉煤气管道中用作切断阀。

正是由于这些优点，近几年连杆蝶阀在高炉热风炉的空气、煤气、烟气管道上得到广泛的应用，而由于煤气管道的特殊性，对该阀又提出了具有快速关闭的特殊功能，本文也正是针对此功能对该阀做出了改进，满足这种事故状态下，阀门实现快速关闭的功能。

阀门的主体部分没有变化，而只是对其驱动装置做了适当改进，下面就驱动装置部分做详细介绍：
驱动装置主要由曲柄、差动油缸、传动架、关位开关、开位开关、关位调整螺栓、开位
调整螺栓、阀位指示盘等零件组成，见图。

差动油缸通过传动架将各个零件组装在一起。

曲柄一端连接油缸，另一端连接主轴；开关起现场阀位反馈作用；指示盘通过指针指示阀门开关位置。

当阀门处于开启位置时，阀位指示盘上指针指示°，此时开位开关反馈信号；当阀门处于关闭位置时，阀位指示盘上指针指示°，此时关位开关反馈信号(注：阀门组装时全开限位调整：当阀板完全开启时，调整驱动装置中的开位调整螺栓，；阀门组装时全关限位调整：当阀板完全关闭时，调整驱动装置中的关位调整螺栓，对曲柄进行限位，保证螺栓端面及曲柄限位面之间留有～间隙，然后拧紧螺母)。

阀门运行过程
．阀门正常工作时
开启：驱动装置中液压缸有杆腔进油，通过曲柄推动主轴旋转°，主轴带动阀板平移翻转直至阀板及管道中心线平行。

关闭：驱动装置中液压缸无杆腔进油，通过曲柄推动主轴反向旋转°，主轴带动阀板翻转平移直至阀板及阀体密封面平行并压紧。

启闭过程中阀板密封面及阀体密封面之间无相对摩擦，整个旋转过程是由四连杆机构控制的。

此阀门采用硬密封，即在阀体密封面和阀板密封面上堆焊有硬质合金，阀门的使用温度最高达℃，具有耐高温、耐腐蚀、使用寿命长等特点。

．事故状态时
阀门此时处于开启状态，差动油缸无杆腔进油，通过差动原理快速推动主轴旋转°，主轴带动阀板翻转平移直至阀板及阀体密封面平行并压紧，整个关闭过程需要～。

煤气快切阀工作原理
以煤气快切阀为例：
油缸参数：
)型号：—／—改制；
)行程：340mm；
)额定压力：，工作压力：；
)电磁换向阀电磁控制电压为。

以下为油缸差动回路原理简图，如图所示。

控制说明：液压缸由有杆腔和无杆腔构成。

两腔受压面积不等，其面积比值即为速度变化的倍数。

图示当换向阀换到右位时(得电)，液压缸呈正常连接；当换向阀换到左位时(断电，事故状态)，液压缸呈差动连接，泵输出的油液和液压缸返回的油液合流进入液压缸无杆腔，活塞实现快速伸出。

以下为油缸运动速度及系统流量关系，见图。

从图中可以看出，同样的系统供油流量下油缸差动运行(活塞快速伸出时)速度为正常运行(活塞正常伸出时)速度的约倍(考虑效率)。

注意事项
由于该阀是在普通连杆蝶阀的基础上改进而来，因此连杆蝶阀的缺点同样在该阀上也有体现，通过图可以看出，无论阀门在开启还是关闭的时候，阀板及其连动部件始终是在介质的包围之中。

当阀门关闭时，阀板要承受介质的所有压力，这样就会引起阀板的塑性变形，进而使其连动件引起变形；当阀门开启时，阀板又会受到介质的冲刷，以及介质流动所引起的阀板本身的震动，这样同样会加快连动部件的损坏，如果内部杆系部件损坏，该阀的一切使用效果都没有了，更谈不上在事故状态下，阀门能够快速关闭了，因此在设计过程中必须注意以下几点：
)内部关节轴承必须采用具有良好润滑效果的固体自润滑轴承，同时由于机构的运转始终在介质的包围之中，介质中的颗粒状灰尘不可避免的要进入都摩擦副中，因此要求轴承又
必须达到一定的硬度。

)及自润滑轴承配合使用的销轴最好选用不锈钢材质，如，通过热处理，同样使其达到一定硬度(通过长期的实践经验，建议销轴的硬度为左右，自润滑轴承的硬度为左右)。

)阀板的框架结构要求有足够的刚度和强度。

图为阀门使用现场损坏的一张照片，阀门在运行过程中由于阀板的刚度不够，造成造成铰接部分的变形，阀门出现卡死。

结束语
该煤气快切阀是在目前高炉热风炉系统普遍使用的连杆蝶阀基础上作了改进，既具有连杆蝶阀体积小、重量轻、开关灵活等特点，又能满足现场事故状态下阀门快速切断的要求。

阀门年运行使用至今运行情况良好，无故障事故反馈。

参考文献：
[] 成大先．机械设计手册(第五版)[]．北京：化学工业出版社，．
[] 陆培文．实用阀门设计手册[]．北京：机械工业出版社，．
[] 杨源泉．阀门设计手册[]．北京：机械工业出版社，．。