直行程电动调节阀在宁钢的改造和应用
来源:哲成阀门 作者:www.zczkvalve.com 发布时间:2019-5-20 阅读:
  

0引言
      调节阀是工业自动化过程控制系统用来调节各种介质流量和压力的装置,它的工作正常与否直接关系整个生产能否正常。由于在生产现场,工作环境常处于高温高压等恶劣条件,其选型、安装和维护都十分重要。
     宁钢轧钢水处理站浊环水系统泵组主要负责供热轧厂粗轧、精轧、卷取区等设备常压、中压冷却及层流泵站层流侧喷的冷却。由于轧钢厂换辊操作(或其它异常情况发生)时,要求减少供水量但不停泵,所以,关小甚至关闭阀门,导致用水量大幅减少,系统水压力升高,发生泵组憋压现象,憋压不仅对水泵造成损伤,同时也引起轧钢相应区域的阀门因压差高而打不开或关不严(密封部位泄露)等问题发生。原解决方案是在3个系统的出水总管上增设回流电动调节阀(如图1所示),考虑阀门前后压差较大的因素,为最大程度地避免产生气蚀现象,选择了多孔式套筒导向型阀门,流量特性为流量为近似等百分比,配备的是德国进口PSL320电动执行机构,保证热轧生产的需要。但由于使用过
程中调节阀前后压差大等多种原因,导致管道震动大,进而造成调节阀的电动执行机构内元器件经常松动、损坏甚至整块电路板震掉,调节失灵,严重影响轧钢的安全生产。
1问题分析

1. 1问题起因
      宁钢轧钢浊环水系统泵组中,高压供水泵组为6台泵(4用,2备),即Z8泵组,目前实际运行3台,中压冷却泵组为3台泵Z6 (2用,1备),层流侧喷供水泵组为2台泵(1用,1备)。由于热轧厂换辊操作(或其它异常情况发生)时,要求减量但不停泵,导致用水量大幅减少,系统水压力升高,因压力过高,造成热轧厂阀门打不开和部分管件损坏的事故时有发生。
     当热轧正常生产时,Z6泵组设计用水量2920m3 /h,压力0. 5 MPa,而实际(如小换辊)最少用水量仅220 m3/h,压力达到1. OS MPa ; Z8泵组设计用水量7695 m; / h,压力1.4MPa,实际最小用水量为1200 m3/h,压力达到1. 85 MPa ;层流侧喷泵组设计用水量384m; /h,压力为1. 6MPa,实际最小用水量仅为33m; /h,压力达到2. 09MPa(如图2所示)。从这些数据可以看出,三套供水系统由换辊或其他生产等原因造成调节阀前后压差非常大,而阀门前后压差大极易产生气蚀现象,气蚀不仅对调节阀内件造成严重损伤,同时也引起整个系统的振动及严重噪声,直接影响调节阀的使用寿命及控制系统的精确性。为防止气蚀现象发生,宁钢采用了无锡工装SSOG型多孔式套筒导向型单座阀,配备的是德国进口执行机构PSL320,同时在调节阀后的回水管上加装了孔板,以提高阀后压力,减少压差。但这些施都没有从根本上解决电动执行机构内元器件松动、损坏甚至整块电源板震掉导致调节失灵的问题。

图1 车钢浊环水控制流程图

换棍时流量、压力趋势图

图2 换棍时流量、压力趋势图

1.2电动直行程调节阀的选择
      电动调节阀分直行程、角行程和和多转式,执行机构的动力电源一般常用有:AC220 V或者AC380V,控制信号最常用是4一20mA,同时也有0一lOV等弱点信号制式。电动执行机构内置伺服控制器将电流信号(或是电压信号)转换为电机的角行程信号后,由电机驱动齿轮和蜗杆带动蜗轮减速输出,来驱动阀杆做运动,如果做直线位移,则为直行程,如果作弧线运动,一般运行角度在0一900之间,则为角行程,如果运行超过360“位移,则为多转式。即角行程是带动阀门在0 } 90“旋转来控制阀门开度的,直行程的是将阀门上下移动来控制阀门开度的,而多转式的是旋转超过360“来控制阀启闭的,这就是他们的区别。
      那么宁钢为什么采用直行程,而不使用角行程或多转式的执行机构呢?虽然角行程执行机构可以减小因震动造机构内元器件松动,但调节速度相对直行程要慢,调节效果不是很理想,满足不了热轧的需要;多转式的执行机构不能用于调节阀,只适应于截止阀、管夹阀和隔膜阀,而直行程调节阀反应速度快,调节效果好,但机构内元器件易松动,调节易失灵,维护量大。本文就宁钢如何既保证调节平稳,安全生产的需要,又能延长设备使用寿命的问题进行分析及解决方法的探讨。
2 直行程调节阀调节失灵原因及改造
2. 1调节阀失灵原因
    为满足生产需要,采用直行程电动调节阀保证被调介质的快速、稳定,虽然使用无锡工装生产的多孔式套筒导向型阀门,且在调节阀后的回水管上加装了孔板,但因调节阀前后压差极大,使得控制板、电源板经常松动,增加维护量甚至造成调节失灵,影响热轧生产。而引起上述问题的原因是执行机构内元器件由于管道震动大(阀前后压差大等多种原因)而松动,因此如何避免控制板、电源板受到震动或高温影响使调节易失灵是解决问题的关键。
2. 2调节阀的改造
2. 2. 1直行程电动执行机构的结构
    宁钢水系统电动执行机构采用的德国PSL320电动执行机构是直行程的,主要是由相互隔离的电器控制部分和齿轮传动部分组成。它的结构特点是将位置变送器和伺服放大器作为两个独立部件直接装入执行机构内部,直接接收4mA~ 20mA控制信号,输出4mA~20mA或1~5VDC阀位反馈信号。电机作为连接两隔离部分的中间部件,按控制要求输出转矩,通过多极正齿轮传递到梯形丝杆上,丝杆通过杆螺纹变换转矩为推力。此杆螺纹能自锁,并且将直线行程通过与阀门的适配器传递到阀杆(如图3所示)。

PSL直行程电动执行机构的结构

图3  PSL直行程电动执行机构的结构

2. 2. 2改造方法
      根据执行机构的结构特点及故障现象,将电动执行机构内控制板、电源板远离震动环境,以减少紧固、更换控制板和电源板的频率,保证调节阀的稳定运行,延长设备使用寿命,减少工作量。具体改造方法如下:
     1)根据电动执行机构内控制板、电源板的大小,制作两个保护箱,将控制板、电源板安装在两个保护箱内,如图4所示。

安装控制板、电源板的保护箱

图4 安装控制板、电源板的保护箱

      2)根据周围环境,确定阀与操作箱的距离。一般距离控制在3m以内,距地面1. 2m高,以便操作、维护。在两个保护箱制作过程中,必须将电源板单独放在一个保护箱内,控制模块独立封闭安装,之后再将它们放在一个保护箱内,保护箱留有可视窗口,便于察看阀门反馈值,同时又避免风吹、雨淋、高温及震动造成设备损坏,如图5所示。执行机构采用的是德国进口的PSL电子式一体化的电动执行机构,其直行程执行机构中的电机、传动齿轮均保留在原箱内,而电缆与执行器的电机连接,实现控制电机正转/反转/停,带动齿轮箱运动,控制阀门的开关。这种将电动执行机构与阀分离安装的方法,既保留了直行程调节阀反应速度快,调节效果好的优点,又避免了因震动大或高温影响造成调节易失灵、维护量大的问题。

 

图5 改造后的调节阀

2. 3改造效果
     改造后的三台直行程电动调节阀在宁钢轧钢水处理站使用三年多,未发生因控制板、电路板松动造成调节失灵的生产事故,大大降低了备件费及维护人员的工作量。
3结语
      在当今自动化程度高的各类企业,特别是钢铁企业都会遇到因震动、高温环境造成调节失灵的问题,将电动执行机构与阀分离安装的方法,即将电源板、控制模块分别独立封闭安装,既能解决震动大或高温影响造成调节易失灵、维护费用高的问题,又能满足生产需要。

本文Tag:调节阀、电动调节阀、控制阀
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