為了解決本鋼新1號4747m3高爐爐頂DN650放散閥自開爐以來存在的關不嚴、關不到位、正常生產時突然開啟(嵌縫)問題，針對本鋼新1號高爐實際生產工藝及具體操作方法，分析了問題存在的原因，提出了解決問題的方法;采取了在關閉放散閥信號來后再延時切斷動力源、對DN650放散閥液壓缸進行改造、對DN650放散閥擺動壓緊碟簧缸的傾動角度進行合理調整的方法;取得了自改造后至今未發生過上述問題的好成績，達到了通過技術改進，避免事故重復發生的目的。

　　本鋼新1號高爐是一座爐容為4747m3的大型現代化高爐，其正常生產時的爐頂壓力為：0.25MPa，采用了當今世界上最先進的高爐煉鐵工藝技術與設備，爐頂安裝的4臺DN650放散閥是由武漢策爾曼生產的，它的主要特點是：液壓缸結合連桿機構的傳動方式，推動“擺動壓緊碟簧缸”帶動閥蓋實現開啟、關閉的動作。而作用在放散閥閥蓋上作用力的大小是由調整蝶簧力來決定的。其中，1號、2號、3號放散閥為高爐休風放散閥，4號放散閥為高爐整體處理煤氣放散閥，其工作介質壓力為：0.25MPa，最高工作介質壓力為：0.28MPa。新1號高爐自2008年10月9日建成投產以來，DN650放散閥經常發生關不嚴、關不到位、正常生產時突然開啟的現象，這給爐頂設備及生產的穩定運行造成極大影響，分析出現這一現象的原因并解決這一問題就顯得非常重要。

1、DN650放散閥存在問題的原因分析

1.1、DN650放散閥工作系統簡述及工作原理

　　DN650放散閥的功能主要是：在高爐休風時，風壓減至0.05MPa時放散閥打開，放散爐內壓力，釋放爐內有害氣體，通過放散閥還可以造成爐內成負壓，以便于高爐設備的維護與檢修。另外，放散閥對高爐及設備還起到安全保護作用，當爐頂壓力超過0.28MPa時，放散閥自動開啟，爐頂壓力通過放散閥釋放減壓低于0.28MPa后自動關閉。在高爐復風時，爐頂壓力至0.01～0.02MPa關閉放散閥，以便儲存和提高爐內壓力，使高爐恢復生產順行。下面為本鋼新1號4747m3高爐爐頂DN650放散閥液壓系統簡圖：

　　工作原理：(在此僅以1#DN650放散閥為例)

　　DN650放散閥的正常工作狀態是關閉的，此時液壓系統中Y型電磁換向閥是處于中位狀態的，液壓缸有桿腔由于雙向液壓鎖的保壓作用處于高壓(系統壓力：20MPa)狀態。而液壓缸無桿腔為回油低壓腔，由于受到雙向液壓鎖的保壓作用而有一定的(0.5MPa左右)背壓。當DN650放散閥需要打開時，液壓系統中Y型電磁換向閥是處于右位狀態的，此時高壓油從P口經雙向液壓鎖、節流閥進入到液壓缸無桿腔，使液壓缸桿伸出，放散閥打開。液壓缸有桿腔液壓油則經過節流閥、雙向液壓鎖再通過T口返回油箱。當放散閥開到位信號來后，Y型電磁換向閥返回處于中位狀態，切斷動力源。當DN650放散閥需要關閉時，液壓系統中Y型電磁換向閥是處于左位狀態的，此時高壓油從P口經雙向液壓鎖、節流閥進入到液壓缸有桿腔，使液壓缸桿縮回，放散閥關閉。液壓缸無桿腔液壓油則經過節流閥、雙向液壓鎖再通過T口返回油箱，當放散閥關到位信號來后，Y型電磁換向閥返回處于中位狀態，切斷動力源。

圖1 DN650放散閥液壓系統筒圖

1.2、DN650放散閥存在問題的原因分析

　　1.2.1、關不嚴

　　在高爐休風完畢復風后，DN650放散閥需要關閉時，有時關不嚴，關到位信號不來，特別是在冬季經常發生，導致高爐不能順利恢復生產。分析原因主要為：1)潤滑不好，阻礙了機構的傳動。2)由于生產操作的原因，在關閉放散閥時，爐頂的壓力超過了“高爐頂壓達到0.01～0.02MPa關閉放散閥”的條件。3)液壓缸的推力不夠。

　　1.2.2、關不到位

　　在高爐休風完畢復風后，DN650放散閥關閉，在放散閥關到位信號來的情況下，有時關不到位。分析原因主要為：關信號位置沒調整好或維護檢修時碰動位置了，造成閥未關到位信號就來了，此時液壓系統中Y型電磁換向閥即回到中位，切斷動力源，而這時造成放散閥關到位信號來，但還未關閉到位的后果。

　　1.2.3、正常生產時突然開啟

　　高爐在正常生產時，DN650放散閥突然(嵌縫)開啟。分析原因主要為：

　　1)爐頂壓力超過DN650放散閥最大工作壓力0.28MPa，導致放散閥開啟。

　　2)DN650放散閥生產廠家沒有按最大工作壓力0.28MPa調整設計。

　　3)由于運輸及吊裝的原因導致閥體結構、液壓缸位置變形或改變，從而使放散閥的原有設計壓力發生變化。

　　4)液壓缸內泄時無桿腔活塞所承受的推力大于有桿腔活塞所承受的推力，造成開閥的趨勢，其推力F3與爐頂壓力對放散閥閥蓋形成的推力F4合成逆時針方向力矩(如圖2示)，成為放散閥突然開啟的條件。

　　DN650放散閥液壓缸缸徑：Φ160mm;

　　油缸桿徑：Φ100mm;

　　油缸行程：462mm;

　　液壓系統壓力：20MPa。液壓缸內泄時有桿腔推力為：

F1=PS=20×10⁶×3.14/4×(0.162-0.12)=2.45×10⁵N

　　液壓缸內泄時無桿腔推力為：

F2=PS=20×10⁶×3.14/4×0.162=4×10⁵N

　　此時液壓缸無桿腔推力大于液壓缸有桿腔的推力，其受力方向為開啟放散閥方向。

　　所以液壓缸內泄時，液壓缸活塞所承受的推力方向為開啟放散閥方向，活塞所承受的推力為：

F3=F2-F1=4×10⁵-2.45×10⁵=1.55×10⁵N

　　爐頂壓力對DN650放散閥閥蓋形成的推力為：

F4=PS=0.25×10⁶×3.14/4×0.652=0.83×10⁵N

　　因此，在液壓缸內泄時，液壓缸活塞所承受的推力F3與爐頂壓力對放散閥閥蓋形成的推力F4合成逆時針方向力矩，成為放散閥突然開啟的條件。

　　DN650放散閥結構簡圖如下：

圖2 DN650放散閥結構簡圖

2、對存在問題的改進措施

　　2.1、對關不嚴的改進措施

　　針對DN650放散閥是工作在露天及工作環境惡劣的特點，加強對設備的潤滑與保養，在復風前多做幾次開關閥實驗，如有問題及時處理。多同生產操作人員溝通，關閥時要嚴格按操作工藝規定執行。另外，對液壓缸進行改造加大液壓缸的推力。

　　對DN650放散閥液壓缸的推力分析：

　　原有DN650放散閥液壓缸缸徑：Φ160mm;

　　油缸桿徑：Φ100mm;

　　油缸行程：462mm;

　　液壓系統壓力：20MPa。

　　液壓缸有桿腔推力為：

　　F1=PS=20×106×3.14/4×(0.162-0.12)=2.45×105N

　　液壓缸無桿腔推力為：

　　F2=PS=20×106×3.14/4×0.162=4×105N

　　改造后DN650放散閥液壓缸缸徑：Φ200mm;

　　油缸桿徑：Φ100mm;

　　油缸行程：470mm;

　　液壓系統壓力：20MPa。

　　液壓缸有桿腔推力為：

F1'=PS=20×10⁶×3.14/4×(0.22-0.12)=4.7×10⁵N

　　液壓缸無桿腔推力為：

F2'=PS=20×10⁶×3.14/4×0.22=6.28×10⁵N

　　因為是在關放散閥時出現放散閥關不嚴的現象，而關閉放散閥是由有桿腔做功的，所以是由有桿腔的推力決定的。

　　則改造后液壓缸有桿腔的推力增大為：

F=F1'-F1=4.7×10⁵-2.45×10⁵=2.25×10⁵N

2.2、對關不到位的改進措施

　　除在復風前多做幾次開關放散閥實驗外，在放散閥關到位信號來的情況下，使Y型電磁換向閥延時5s后再回到中位，即延時5s再切斷動力源，這樣就解決了放散閥關到位信號來，但還未關閉到位的問題。

2.3、對正常生產時放散閥突然開啟的改進措施

　　2.3.1、采用對新放散閥進行預先打壓試驗的方法來整定閥的開啟工作壓力

　　對新到DN650放散閥進行預先充風打壓試驗，這樣可以利用爐頂DN650放散閥平臺的液壓系統及風能，從而確認該閥是否達到所需開啟壓力要求，如不符合要求，則可以通過調整擺動壓緊蝶簧缸定位螺母或調整擺動壓緊碟簧缸傾動角度的方法來保證放散閥開啟壓力達到0.28MPa的要求。

　　具體方法如下圖3所示：

圖3 DN650放散閥打壓試驗簡圖

　　按DN650放散閥法蘭制作盲板，在盲板上開孔焊接1/2''短接，準備2個1/2''截止閥，1個0.1～0.5MPa減壓閥，1/2''短接4個，1/2''高壓膠管一根，0.1～1MPa壓力表一塊。

　　接好管道后，先開截止閥，再將減壓閥調整到0.28MPa，待DN650放散閥內壓力為：0.28MPa時，關閉截止閥，保壓30min，看是否閥開啟或減壓(泄漏)，確認是否符合要求后將排壓閥打開泄壓。

　　2.3.2、對現在用放散閥進行擺動壓緊碟簧缸角度調整的方法來整定放散閥的開啟工作壓力

　　通過咨詢DN650放散閥的生產廠家及查閱相關資料，確定放散閥的生產廠家在閥出廠時已經將放散閥的開啟工作壓力(0.28MPa)調整好。又對擺動壓緊碟簧缸的限位螺母進行檢查，因螺母有防松裝置，且未損壞，所以認定放散閥的開啟工作壓力(0.28MPa)沒有發生改變，不需要對擺動壓緊碟簧缸的壓力進行調整。

　　按要求：DN650放散閥在關閉后，擺動壓緊碟簧缸的最佳傾斜角度為6度左右(如圖2)。從擺動壓緊碟簧缸的關閉起始位置到擺動壓緊碟簧缸的垂直位置，其蝶簧的收縮位移應為14.6mm，此時蝶簧收縮壓力為最大值。而到關閉位置(傾斜角度為6度時)，其蝶簧的收縮位移應為10mm，此時蝶簧作用在放散閥閥蓋上的壓力為0.28MPa。

　　對在用DN650放散閥逐個檢查，發現擺動壓緊碟簧缸關閉位置的傾斜角度都大于最佳傾斜角度6度。而從圖4角度與壓力曲線圖分析，擺動壓緊碟簧缸大于最佳傾斜角度6度時，其開啟工作壓力均低于0.28MPa，這就可能導致DN650放散閥突然開啟的現象發生。因此確定了利用調整擺動壓緊碟簧缸傾動角度的方法來整定放散閥的開啟工作壓力。

圖4 DN650放散閥角度與壓力的關系

　　對現在用的DN650放散閥的擺動壓緊碟簧缸進行傾動角度調整，通過改變傾動液壓缸的位置，來達到擺動壓緊碟簧缸的傾動角度應在6度左右的最佳位置。

　　具體方法為：松開液壓缸防松螺母，拆下液壓缸油管，旋轉液壓缸，使其位置發生改變，從而達到調整擺動壓緊碟簧缸的傾動角度應在6度左右的最佳位置。而此時擺動壓緊碟簧缸在關閉閥的起始位置到擺動壓緊碟簧缸的垂直位置，其蝶簧的收縮位移為14.6mm，到關閉閥位置時，其蝶簧的收縮位移為10mm。從角度與壓力曲線圖分析，當爐頂壓力超過0.28MPa時，放散閥自動開啟釋放爐頂壓力，在擺動壓緊碟簧缸傾斜角度6度范圍內，其壓力均大于0.28MPa，所以放散閥自動開啟釋放爐頂壓力后，也能自動關閉。

　　2.3.3、采用在關放散閥后對液壓缸進行泄壓的方法，避免液壓缸內泄造成開啟放散閥的條件

　　通過采用每次復風關閉放散閥后，對液壓管道內壓力進行泄壓的方法，避免了液壓缸始終處于高壓而產生內泄，至今未發生過DN650放散閥在正常生產時突然開啟現象，保證了高爐的生產順行。

3、結論

　　為防止液壓缸內泄而達到DN650放散閥開啟條件的形成，建議將液壓系統內的雙向液壓鎖取消，保證液壓系統內部在不工作時的壓力為零，靠擺動壓緊碟簧缸壓力即封閉DN650放散閥，從而將此問題解決。

　　經過調整后的4臺DN650放散閥，自2010年7月16日投產，至今未發生過關不嚴、關不到位、突然開啟現象，解決了因該設備發生事故而影響高爐生產的問題，從而保證了高爐的生產順行。

　　以上是對本鋼煉鐵廠新一號高爐爐頂DN650放散閥存在問題的一些解決和處理方法，在此提出與大家共同探討，如有缺點和錯誤望大家提出共同避免。