連鑄機(jī)冷卻水系統(tǒng)常用閥門的選用
簡(jiǎn)述連鑄機(jī)冷卻水系統(tǒng)特點(diǎn)及水質(zhì)要求。重點(diǎn)闡述蝶閥、球閥的特性,并分析閥門在連鑄機(jī)冷卻水系統(tǒng)中的作用,給出了選用方法。
1、前言
閥門的用途是廣泛的,而且作用很大。在連鑄機(jī)冷卻水系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱水系統(tǒng))中閥門起調(diào)節(jié)流量;啟、閉;檢修等作用,它能保證連鑄機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,保證連鑄機(jī)能夠生產(chǎn)出合格的鑄坯。
然而,閥門同連鑄機(jī)其它設(shè)備相比往往被忽視,如果閥門選型不當(dāng),會(huì)使整個(gè)冷卻系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不夠,生產(chǎn)效率低或造成其他事故。因此,水系統(tǒng)閥門要根據(jù)連鑄機(jī)的特殊要求進(jìn)行合理的選用。
2、連鑄機(jī)冷卻水系統(tǒng)
冷卻水系統(tǒng)分為四個(gè)系統(tǒng):(1)結(jié)晶器冷卻水系統(tǒng),水質(zhì)為軟水,進(jìn)水壓力約為1.0MPa,溫度為35~55℃。(2)設(shè)備間接冷卻水系統(tǒng),水質(zhì)為凈循環(huán)水,進(jìn)水壓力為0.6~0.8MPa,溫度為40~55℃。(3)二次冷卻水系統(tǒng),水質(zhì)為濁循環(huán)水,進(jìn)水壓力恒壓為1.0MPa,溫度約為40℃。(4)設(shè)備直接冷卻水系統(tǒng),水質(zhì)為濁循環(huán)水,進(jìn)水壓力不小于0.4MPa,溫度約為40℃。表1為各系統(tǒng)水質(zhì)要求。
表1 連鑄機(jī)冷卻水水質(zhì)要求
3、水系統(tǒng)閥門的選用
根據(jù)連鑄機(jī)冷卻水系統(tǒng)的要求,該系統(tǒng)應(yīng)該選用低壓PN≤1.6MPa、常溫-40℃≤t≤120℃、非特大口徑DN≤1400mm的金屬材料閥門。水系統(tǒng)閥門既要滿足一般性能要求,更要滿足連鑄機(jī)的特殊性能要求,下面就水系統(tǒng)常用的蝶閥、球閥的選用進(jìn)行分析。
3.1、蝶閥的選用
蝶閥是用圓盤式啟閉件往復(fù)回轉(zhuǎn)0°~90°來(lái)開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門。
(1)水系統(tǒng)常用中線蝶閥和雙偏心密封蝶閥
雙偏心蝶閥閥板在0°~90°開啟過程中,從0°轉(zhuǎn)到8°~12°時(shí)閥板可完全脫離閥座密封面,從而閥板與閥座的密封面之間相對(duì)機(jī)械磨損、擠壓轉(zhuǎn)角更短,提高了閥門壽命,圖1為雙偏心蝶閥開啟、關(guān)閉原理圖。由于水系統(tǒng)管路(DN100以上管路)的過濾器經(jīng)常需要檢修、清洗,所以雙偏心蝶閥特別適用于過濾器的進(jìn)、出口及其旁通,其余選用中線蝶閥即可滿足水系統(tǒng)壽命要求。
圖1 雙偏心蝶閥開啟、關(guān)閉原理圖
(2)具有良好的密封性
閥門密封材料有合成橡膠閥座和聚四氟乙烯、合成橡膠構(gòu)成的復(fù)合閥座等。由于合成橡膠易老化、磨損、脫落,可能堵塞結(jié)晶器銅板水縫、扇形段噴嘴、扇形段軸承座等,因此選用聚四氟乙烯、合成橡膠構(gòu)成的復(fù)合閥座更適用連鑄設(shè)備。圖2為聚四氟乙烯、合成橡膠構(gòu)成的復(fù)合閥座中線蝶閥。
圖2 聚四氟乙烯、合成橡膠構(gòu)成的復(fù)合閥座中線蝶閥
(3)具有良好的流量調(diào)節(jié)特性
當(dāng)?shù)y開啟在15°~70°之間時(shí),能進(jìn)行靈敏的流量控制,特別適用結(jié)晶器銅板冷卻回路,配合回路上的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì),可以有效彌補(bǔ)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)范圍。圖3為蝶閥在結(jié)晶器銅板冷卻回路的應(yīng)用。
(4)蝶閥在管路中的壓力損失比較大,大約是閘閥的三倍,因此在選擇蝶閥時(shí)應(yīng)充分考慮管路系統(tǒng)壓力損失的影響。
圖3 蝶閥在結(jié)晶器銅板冷卻回路的應(yīng)用
管路中閥門所造成的壓強(qiáng)損失可表示為:
式中
ΔP為管路中閥門造成的壓強(qiáng)損失,MPa;K為閥門的壓強(qiáng)損失系數(shù);K1為閥門部分開啟時(shí)造成的壓力損失系數(shù),閥門全開時(shí),K1=1;v為水流平均速度,m/s;ρ為水的密度,kg/m3。
蝶閥的壓力損失系數(shù)K根據(jù)閥板的厚度約為0.2~1.5。圖4為蝶閥K1的近似結(jié)果。
圖4 部分開啟蝶閥壓強(qiáng)損失系數(shù)的近似結(jié)果
3.2、球閥選用
球閥由旋塞閥演變而來(lái),它的啟閉件為一個(gè)球體,利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉的目的。
(1)水系統(tǒng)中常選用浮動(dòng)球球閥和V形開口的球閥,用在管路不大于DN125的管路上。浮動(dòng)球球閥主要起開、閉作用;V形開口的球閥用于流量調(diào)節(jié)。圖5為浮動(dòng)球球閥,圖6為法蘭連接的V形開口調(diào)節(jié)球閥。
圖5 浮動(dòng)球球閥
圖6 法蘭連接的V形開口調(diào)節(jié)球閥
(2)具有良好的密封性。水系統(tǒng)常用密封材料為聚四氟乙烯,摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化等。
(3)與蝶閥相比,V形開口球閥更具良好的流量調(diào)節(jié)特性。渦輪傳動(dòng)V形開口球閥具有精確調(diào)節(jié)并可靠定位的功能,流量特性近似等百分比,可調(diào)范圍大,最大可調(diào)比為100:1,圖7為V形開口球閥的調(diào)節(jié)特性曲線。此類球閥適用于二次冷卻系統(tǒng)的支路,配合回路上的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì),可以較精確彌補(bǔ)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)范圍;適用于設(shè)備間接冷卻回水支路,配合就地顯示流量計(jì),可以精確地調(diào)整分配到每個(gè)扇形段的水量。
圖7 V形開口球閥的調(diào)節(jié)特性
(4)具有最低的流阻,對(duì)于全通徑球閥,在全開狀態(tài)下,流阻可以視為零。
4 、結(jié)論
(1)蝶閥適用于水系統(tǒng)DN125以上管路;在啟閉較頻繁的過濾器進(jìn)出口及其旁通選用雙偏心密封蝶閥;在結(jié)晶器回水管路選用中線蝶閥進(jìn)行流量調(diào)節(jié);密封選用選用聚四氟乙烯、合成橡膠構(gòu)成的復(fù)合閥座;選用蝶閥需考慮壓力損失。
(2)球閥適用于DN125以下的管路;在二次冷卻支路和設(shè)備間接冷卻回水支路上選用渦輪傳動(dòng)V形開口球閥進(jìn)行精確流量調(diào)節(jié);密封選用聚四氟乙烯閥座;對(duì)于全通徑球閥,全開狀態(tài)下,不考慮球閥在管路上造成的壓力損失。
(3)對(duì)于連鑄機(jī)冷卻水系統(tǒng)要求,選用蝶閥和球閥完全可以滿足管路的開、閉及流量的精確調(diào)整,可以替代閘閥、截止閥等閥門。