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(hào)與實(shí)際動(dòng)作不連貫;③儀表給關(guān)閉信號(hào)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(hào)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(hào)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

　�、阪I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(hào)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。