煤氣調(diào)節(jié)閥卡澀原因分析及改進(jìn)
1、引言
日照鋼鐵有限公司動(dòng)力廠煤氣綜合利用發(fā)電車間現(xiàn)有8臺(tái)50MW高爐煤氣發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量400MW，是目前國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)規(guī)模最大的高爐煤氣綜合利用發(fā)電廠，配套8臺(tái)220t/h鍋爐，鍋爐的燃料就是煉鐵生產(chǎn)過(guò)程中的剩余煤氣。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣管網(wǎng)壓力和發(fā)電負(fù)荷的調(diào)節(jié)，每臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)有8臺(tái)煤氣調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥直徑800mm。閥門(mén)工作原理比較簡(jiǎn)單就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受DCS發(fā)出的4~20mA電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)閥門(mén)定位器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣壓信號(hào)，推動(dòng)活塞氣缸動(dòng)作，從而帶動(dòng)蝶閥閥板動(dòng)作，改變閥板截流面積，達(dá)到調(diào)節(jié)介質(zhì)流量的功能。但是在實(shí)際使用過(guò)程中煤氣調(diào)節(jié)閥各類故障較多，從2010年度檢修車間維修記錄來(lái)看，共計(jì)處理煤氣調(diào)節(jié)閥故障問(wèn)題98臺(tái)次，其中儀表信號(hào)、定位器問(wèn)題8次，機(jī)械卡澀90臺(tái)次，機(jī)械卡澀中僅有3次是填料壓蓋處過(guò)緊，其余的均是在前后軸套處卡澀。
以前一旦出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥問(wèn)題，往往是工藝人員從DCS監(jiān)控畫(huà)面發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的指令與反饋值不對(duì)應(yīng)，聯(lián)系熱工儀表人員，儀表人員檢查信號(hào)、線路、都正常，再聯(lián)系機(jī)械維修人員將氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體部件分離，在不帶蝶閥閥板的情況下，發(fā)出信號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械位置是一致的。機(jī)械人員的處理辦法主要是在填料壓蓋處噴除銹劑潤(rùn)滑，人工加上管鉗在軸上加力配合，反復(fù)活動(dòng)�？容^厲害的就用氣焊烤軸套處，再嚴(yán)重的就需要停爐在管道上開(kāi)人孔，大錘敲擊閥板，儀表人員配合加大氣動(dòng)執(zhí)行器氣源壓力，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制閥門(mén)定位器，協(xié)助強(qiáng)制活動(dòng)閥門(mén)，但是以上辦法只能解決一時(shí)，治標(biāo)不治本，使用2~3個(gè)月后會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)閥門(mén)不靈活或者卡澀現(xiàn)象。
2、原因分析
我們總結(jié)多年使用調(diào)節(jié)閥的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)細(xì)致的研究，總結(jié)出造成調(diào)節(jié)閥卡澀的原因有如下幾方面。
2.1、安裝方式不合適
現(xiàn)在大都是垂直、正立安裝在水平管道上(閥板軸垂直水平面)，這種方法是保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)在煤氣管道的上部，但是閥的后軸處于管道底部，煤氣管道中的水分、雜質(zhì)等就會(huì)落到或淤積于后軸承處，日久天長(zhǎng)將空隙填滿，造成腐蝕卡住閥軸。
2.2、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理
經(jīng)過(guò)歷次解體維修發(fā)現(xiàn)，閥板驅(qū)動(dòng)軸的軸套與閥體的間隙處被一些異物充滿，有泥渣、水、銹蝕等結(jié)垢。而且原設(shè)計(jì)的軸套長(zhǎng)度太大，調(diào)節(jié)閥的前后軸軸套部位承受閥軸來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，煤氣中的粉塵，管道的銹蝕雜質(zhì)等就容易進(jìn)入軸套間隙，增大自身轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，逐漸積累的混合物就會(huì)將空隙填滿，將閥軸、軸套和閥體固化在一體，阻礙閥軸的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.3、煤氣腐蝕
目前國(guó)內(nèi)所有鋼廠高爐煤氣管道都存在著嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，煤氣管道受到較強(qiáng)的腐蝕，主要表現(xiàn)在補(bǔ)償器會(huì)經(jīng)常洞蝕開(kāi)裂，管路上煤氣泄漏、管線上的閥門(mén)、減壓閥等部件由于腐蝕無(wú)法正常運(yùn)行，高爐煤氣的腐蝕性給設(shè)備運(yùn)行和煤氣管道帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。
我們的煤氣管道同樣也存在局部腐蝕透漏氣和補(bǔ)償器波紋管處洞蝕滴水的現(xiàn)象，由此可知對(duì)閥門(mén)影響也是很嚴(yán)重的，為了對(duì)煤氣腐蝕情況進(jìn)行分析，我們?cè)诎l(fā)電車間的兩路煤氣管道處分別取煤氣樣進(jìn)行分析化驗(yàn)。
表1 高爐煤氣中的成分分析 %VOL
高溫的H2、CO、H2O等對(duì)鋼鐵亦有相當(dāng)?shù)母g，由于煤氣中含水，特別是發(fā)電系統(tǒng)一般都在整個(gè)煤氣管網(wǎng)的后面或者末端，管道中有著數(shù)量較多的冷凝水，經(jīng)過(guò)檢測(cè)日鋼電廠煤氣管道中凝結(jié)水pH值在5~6左右，電導(dǎo)率在2762μs/cm，此外含有大量鐵離子、氯離子、硫酸根離子。部分資料顯示Cl-和SO42-誘發(fā)應(yīng)力腐蝕，就煤氣管道和設(shè)備的腐蝕形態(tài)而言，主要是非均勻腐蝕，其具體表現(xiàn)形態(tài)為：(1)垢下腐蝕，又稱縫隙腐蝕;(2)斑點(diǎn)腐蝕;(3)點(diǎn)腐蝕;(4)磨損腐蝕;(5)應(yīng)力腐蝕。冷凝水的存在對(duì)管道具有一定的腐蝕性，電導(dǎo)率越高腐蝕速度越快。煤氣介質(zhì)臟污及腐蝕的特點(diǎn)是造成閥門(mén)卡澀的主要誘因。
2.4、使用不當(dāng)
由于目前煤氣調(diào)節(jié)閥沒(méi)有投入閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行，閥門(mén)依靠運(yùn)行人員人為通過(guò)DCS設(shè)定開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，有時(shí)負(fù)荷比較穩(wěn)定，閥板長(zhǎng)時(shí)間處于某一固定的角度，不經(jīng)�；顒�(dòng)，也容易造成閥門(mén)的動(dòng)作不靈活。
3、改進(jìn)措施
3.1、安裝方式
安裝方式由垂直安裝改為水平安裝。避免介質(zhì)中雜質(zhì)、水分和污垢在重力的作用下沉積到軸套間隙處。
3.2、降低煤氣酸性
由于煤氣酸性對(duì)整個(gè)煤氣管道系統(tǒng)、大型閥門(mén)、補(bǔ)償器等危害較大，已引起公司高層領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)注，公司采用了在TRT入口處煤氣管道處加噴堿液中和的辦法，經(jīng)過(guò)對(duì)發(fā)電煤氣管道中冷凝水取樣分析得知其pH值為6左右。
3.3、對(duì)設(shè)計(jì)不合理的軸套部分進(jìn)行改進(jìn)
將軸套尺寸縮短，前軸套長(zhǎng)度由400減為200，后軸套長(zhǎng)度由800減為200。材質(zhì)方面由不銹鋼，根據(jù)JB/T1759-2010，改為可鑄銅銅合金，牌號(hào)為：ZCuSn10Pb1。即使出現(xiàn)縫隙內(nèi)部輕微結(jié)垢現(xiàn)象，由于軸套長(zhǎng)度大為減少，所以摩擦力就相應(yīng)減少了1/2到3/4，閥門(mén)動(dòng)作相對(duì)就容易很多。同時(shí)也將此項(xiàng)改進(jìn)建議無(wú)償提供給供貨廠家，以后再提報(bào)此類閥門(mén)備件時(shí)，要求廠家按照我們的要求定做。
檢修檢查中還發(fā)現(xiàn)，閥軸上部填料壓蓋過(guò)緊，個(gè)別的填料壓蓋螺絲因扭矩過(guò)大斷裂。通過(guò)機(jī)加工重新加工壓蓋時(shí)，適當(dāng)增大間隙，間隙處用黃油灌滿，防止漏煤氣。
3.4、工藝方面
改進(jìn)工藝規(guī)程，要求司爐人員每班對(duì)所有煤氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)行活動(dòng)試驗(yàn)，并做好表格記錄指令與反饋值，防止閥板長(zhǎng)時(shí)間固定在某一開(kāi)度下，造成結(jié)垢固化抱軸。
3.5、維修策略方面
購(gòu)置4臺(tái)備用調(diào)節(jié)閥，采用替換輪流維修法，就是一旦有停爐機(jī)會(huì)根據(jù)工藝人員活動(dòng)試驗(yàn)情況，找出卡澀最嚴(yán)重的閥門(mén)，進(jìn)行更換。下線的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行解體檢修改進(jìn)后，潤(rùn)滑保養(yǎng)備用，以節(jié)省停爐時(shí)間。
3.6、潤(rùn)滑維護(hù)方面
每月對(duì)在線運(yùn)行的煤氣調(diào)節(jié)閥填料壓蓋，前后軸處加油潤(rùn)滑，做好設(shè)備的點(diǎn)檢，及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。儀控人員做好控制部分(閥門(mén)定位器)設(shè)備的防雨、防腐，定期檢查氣源壓力，各氣源連接部分有無(wú)堵、漏現(xiàn)象，及壓縮空氣品質(zhì)。
另外適當(dāng)提高壓縮氣源壓力，增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。儀表人員通過(guò)調(diào)節(jié)定位器前的減壓閥，將壓力穩(wěn)定在0.5MPa左右。每次有停爐大修機(jī)會(huì)安排清理管道內(nèi)的淤泥、雜質(zhì)碎片等，以減少磨損腐蝕。
4、實(shí)施效果
通過(guò)制定修改工藝規(guī)程，使操作人員也時(shí)刻關(guān)注調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到了全員管理設(shè)備的目的，實(shí)際上也是狀態(tài)維修模式的一個(gè)嘗試。改進(jìn)后減少了維修量，維修周期平均由原先的2~3個(gè)月延長(zhǎng)到6~8個(gè)月，維修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，關(guān)鍵是保證了調(diào)節(jié)閥的靈活、可靠，為鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了設(shè)備保障。此種解決辦法還可以推廣到煤氣管道上的其他大型閥門(mén)。
