重油催化裂化裝置高溫蝶閥是煙氣輪機(jī)入口管線上控制高溫?zé)煔饬髁康闹匾�設(shè)備，本文對高溫蝶閥存在的問題進(jìn)行了分析，并通過對高溫蝶閥轉(zhuǎn)軸與閥板的連接鍵進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，解決了高溫蝶閥因閥板變形而導(dǎo)致的密封失效問題，節(jié)約了檢修時(shí)間及費(fèi)用。

1、高溫蝶閥的作用

　　重油催化裂化裝置采用四機(jī)組配置，由電機(jī)/發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)和煙氣輪機(jī)組成。煙氣輪機(jī)利用再生高溫?zé)煔庾鳛楣ぷ鹘橘|(zhì)做功，將能量傳遞給軸流風(fēng)機(jī)，多余的功用來發(fā)電，反之當(dāng)功率不夠時(shí)，則由同步電機(jī)補(bǔ)充。生產(chǎn)中四機(jī)組是根據(jù)反應(yīng)-再生系統(tǒng)的需要適時(shí)改變供風(fēng)量，在風(fēng)量改變后，如果沒有對煙氣輪機(jī)入口高溫蝶閥的開度作出相應(yīng)的調(diào)整，會(huì)導(dǎo)致大量煙氣從雙動(dòng)滑閥通過，從而造成發(fā)電量偏低，煙氣輪機(jī)功率損失過大。

　　高溫蝶閥用于催化裂化能量回收裝置，煙氣輪機(jī)之前做為控制再生器的壓力及通過煙氣輪機(jī)煙氣流量的調(diào)節(jié)閥，是用來調(diào)節(jié)煙氣輪機(jī)入口管路系統(tǒng)通斷及流量控制的部件，它是為催化裂化能量回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，安裝在煙氣輪機(jī)的入口管線上通過它可以對能量回收機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，并參與機(jī)組的自保，同時(shí)它和能量回收系統(tǒng)中的旁路閥共同對催化兩器差壓進(jìn)行控制。與一般調(diào)節(jié)蝶閥的不同點(diǎn)主要在于高溫蝶閥允許的泄漏量很低，設(shè)計(jì)上要求能夠達(dá)到0.5/1000，而一般調(diào)節(jié)閥的泄漏量為3～5%。另外，當(dāng)再生器發(fā)生二次燃燒或煙氣輪機(jī)發(fā)生故障(如軸承溫度過高，軸向位移過大等)時(shí)，通過危急控制系統(tǒng)，可緊急關(guān)閉蝶閥，避免事故的發(fā)生。

2、高溫蝶閥工作原理

　　高溫蝶閥主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥軸、閥板、限位裝置、密封裝置、電液控制裝置組成。

　　該高溫蝶閥的執(zhí)行是帶液壓站的液壓與手動(dòng)的兩用傳動(dòng)系統(tǒng)，在高壓齒輪油泵的作用下，液壓油最終進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)油缸，作用于油缸內(nèi)部活塞，平衡單作用彈簧的推力，正常工作時(shí)，彈簧力和油壓達(dá)到平衡狀態(tài)蝶閥就達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)?shù)�閥需要開啟或閉合時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就將扭矩傳遞給閥軸，閥軸與閥板通過鍵連接，再將扭矩通過鍵的傳遞給閥板，這樣就達(dá)到了煙氣的調(diào)節(jié)目的。

3、問題及分析

　　重油催化裂化裝置四機(jī)組高溫蝶閥在長時(shí)間運(yùn)行后表現(xiàn)出來的問題主要有：①閥體本身動(dòng)作不夠靈活，油泵壓力要達(dá)到比初始安裝設(shè)計(jì)壓力高很多才能動(dòng)作;②蝶閥儀表控制系統(tǒng)電磁閥伺服閥在控制中經(jīng)常出現(xiàn)電壓不夠的問題，從而使得信號與實(shí)際動(dòng)作不連貫;③儀表給關(guān)閉信號后，閥體關(guān)閉不嚴(yán)，而且由于本身設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)限位問題，手動(dòng)也無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的閉合狀態(tài)。

　　出現(xiàn)以上問題的原因可能有以下幾個(gè)方面：①該閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)完全關(guān)閉的狀態(tài)下，該閥閥板密封間隙上下應(yīng)均勻分布。但該閥采用水平安裝調(diào)節(jié)使用，閥體因剛度差所引起的變形主要來自于蝶閥受自身重力和閥板閥軸、傳動(dòng)裝置和附件重力作用產(chǎn)生變形，蝶閥水平安裝閥體變形后與管路相連接，其變形得不到恢復(fù)保持下來。閥體變形后，閥體通道呈橢圓形，導(dǎo)致閥體密封圈與閥板密封圈不能均勻的接觸。②該高溫蝶閥靠蝶板控制管路內(nèi)部的介質(zhì)，在截?cái)鄷r(shí)，蝶板受高溫介質(zhì)的壓力作用而產(chǎn)生變形，使蝶板的密封面與閥體密封面脫離，不能有效的起到密封效果。嚴(yán)重時(shí)，使閥板的轉(zhuǎn)動(dòng)受到卡阻，閥門不能正常工作。③介質(zhì)高溫?zé)煔庵泻�有大量催化劑粉塵、水蒸氣，均會(huì)產(chǎn)生積聚。高溫蝶閥在長期不動(dòng)作時(shí)也可能造成閥門阻塞卡位。④該閥因儀表伺服閥經(jīng)常出現(xiàn)供壓不夠，導(dǎo)致閥位調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法控制閥板開關(guān)到位，使得閥體機(jī)械行程與信號的顯示不一致。

　　通過以上分析得出，該閥閥板密封被破壞，從而導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整失效，造成蝶閥密封失效關(guān)閉不嚴(yán)。重油催化裂化裝置煙氣輪機(jī)在出現(xiàn)故障的情況下，高溫蝶閥需要緊急關(guān)閉，以切斷高溫?zé)煔�，煙氣輪機(jī)停車檢修，四機(jī)組中的其它三機(jī)組可以照常運(yùn)轉(zhuǎn)，整個(gè)裝置可繼續(xù)運(yùn)行不影響裝置的正常生產(chǎn)，所以必須解決高溫蝶閥的泄漏問題。

4、解決方案

　　該高溫蝶閥儀表伺服閥供電不足的問題在跟換配件后就能正常使用。主要問題是檢修拆卸閥體后，發(fā)現(xiàn)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在行程最大時(shí)，該閥閥板與密封面之間的還有60mm間隙。通過對閥體執(zhí)行機(jī)構(gòu)的解體分析，液壓缸的最大行程有限定且不能進(jìn)行更改，所以不能通過行程來調(diào)節(jié)閥板的最大運(yùn)轉(zhuǎn)角度以達(dá)到密封。經(jīng)過研究，設(shè)計(jì)出了新型結(jié)構(gòu)鍵來解決上述存在的較大間隙問題，并且經(jīng)過強(qiáng)度校核計(jì)算，新型結(jié)構(gòu)鍵能夠滿足機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求和工藝要求。

　　閥軸的主要作用就是在工藝需求和儀表信號的控制下按照一定的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過鍵的作用把扭矩傳遞給閥板以達(dá)到閥開度的要求。保持閥板對閥體的相對位置，閥軸要承受介質(zhì)的作用力和傳遞驅(qū)動(dòng)裝置對蝶板的傳動(dòng)力，保證閥門的調(diào)節(jié)控制或截?cái)喙δ�。要改變鍵的結(jié)構(gòu)來補(bǔ)償閥板密封不到位的缺陷，必須先通確定鍵所需的補(bǔ)償位置(補(bǔ)償寬度)。如下：

　　由圖1可以看出，執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行至關(guān)閉位置時(shí)，閥板和密封面之間還有60mm的間隙，已知閥板傳動(dòng)軸的軸徑為：d=Φ200mm;閥板直徑為：Φ=2600mm。

　　根據(jù)三角形相似定律可以推算出圖2中偏鍵的尺寸：X=60×(100/1300)=4.6mm。

　　閥軸的作用是保持閥板對閥體的相對位置，而閥軸要承受介質(zhì)的作用力和傳遞裝置(即液壓系統(tǒng))對閥板的傳動(dòng)力，其中主要傳遞力來源于液壓系統(tǒng)，在改造后，必須校核新型鍵是否能滿足當(dāng)前工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。選用45#鋼作為鍵的材料，加工鍵的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　�、俑邷氐�閥的技術(shù)參數(shù)：

　　最大傳動(dòng)扭矩：T=450kg·m=450×9.8N·m=4410N·m=4410000N·mm

　　鍵料：45#鋼

　　②鍵的參數(shù)：

　　軸的直徑：d=200mm

　　鍵的寬度：b=28mm

　　鍵的高度：h=16mm

　　鍵的長度：L=168mm

　　結(jié)構(gòu)改造后鍵的最小寬度為b1=b-x=28-4.6=23.4mm

　　鍵的受力(式中：m傳遞的扭矩N·mm)：

F=2m/d=2×4410000/200=44100N

　�、奂羟袘�(yīng)力和擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度校核：

　　選取45號鋼作為鍵的材料，因該鍵屬于輕微沖擊，可得：普通平鍵聯(lián)結(jié)鋼材料的許用擠壓應(yīng)力在輕微沖擊載荷下為[σp]=100～120，鋼材的抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度為抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度的0.58，所以[τ]的范圍是58～69.6。

　　普通平鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件是：σp=4T/dhl≤[σp](式中l(wèi)為鍵的工作長度，即l=L-b=168-28=140mm)。所以σp=4T/dhl=4×4410000/200×16×140=39.38<[σp]。

　　普通平鍵連接工作時(shí)，鍵的側(cè)面受到擠壓，同時(shí)受到剪切作用。通常情況下，擠壓破壞是主要的失效形式，一般情況下只需要進(jìn)行擠壓強(qiáng)度效核。但因?yàn)樵撴I的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，所以我們也必須進(jìn)行平鍵的剪切強(qiáng)度效核：

　　普通平鍵連接的剪切強(qiáng)度條件是：τ=Fs/A=F/b1l≤[τ]

τ=Fs/A=F/b1l=44100/23.4×140=13.46<[τ]

　　結(jié)論：所選材料和改變結(jié)構(gòu)后的鍵強(qiáng)度足夠。

　　經(jīng)過校核后，改造的鍵能滿足蝶閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。在傳遞扭矩的過程中不會(huì)因?yàn)檩d荷過大造成鍵工作狀態(tài)的破壞，可以應(yīng)用于該蝶閥的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上。

5、日常維護(hù)

　　為確保煙氣能量回收系統(tǒng)的可靠性，徹底消除設(shè)備故障，可以通過以下維護(hù)檢驗(yàn)來加強(qiáng)高溫蝶閥的日常管理。①高溫蝶閥系統(tǒng)壓力高，工作環(huán)境苛刻，比例伺服閥等精密部件的維護(hù)十分關(guān)鍵，最好利用檢修機(jī)會(huì)對油路的密封元進(jìn)行檢查更換，專業(yè)人員對油路進(jìn)行清洗，油泵檢修，濾芯更換，蓄能器進(jìn)行更換等。對控制卡件和電儀元件進(jìn)行檢測，確保正常使用。②因?yàn)楦邷氐�閥工作環(huán)境苛刻，所以要蝶閥要定期進(jìn)行活動(dòng)檢查，以不影響煙氣量為宜，開度最好掌握在85%-100%，可以防止閥體卡塞或發(fā)現(xiàn)蝶閥故障。③做好日常巡檢及檢修記錄，對于切換油泵、泄漏、更換配件、閥的開度調(diào)節(jié)等做好記錄，通過這些可以分析閥體在出現(xiàn)故障時(shí)的問題所在，能對癥下藥及時(shí)解決問題。④因?yàn)榈�閥工作溫度比較高、粉塵多，所以要做好轉(zhuǎn)動(dòng)部件的潤滑工作，確保因機(jī)械部件磨損造成閥體動(dòng)作失靈。

6、運(yùn)行效果

　　通過轉(zhuǎn)軸連接鍵的改造，解決了高溫蝶閥因閥板變形而導(dǎo)致的密封失效問題，且在最大程度上節(jié)約了檢修時(shí)間和費(fèi)用。經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，該高溫蝶閥工作平穩(wěn)，運(yùn)行情況良好，其閥板的密封效果十分良好，滿足裝置正常運(yùn)行需求。