标题马钢2500m3高炉料流调节阀故障诊断分析

马钢2500m³高炉采用了PW型串罐式无料钟炉顶。采用液压及计算机自动控制的料流调节阀和水冷齿轮箱带动的布料溜槽进行灵活、均匀布料，并采用软硬密封，实现了大型高炉的高压操作。由于现代化的炉顶设备精密复杂，出现故障有一定的隐蔽性，尤其料流调节阀是正常布料的关键设备，而且是全封闭传动设计，一旦出现故障将导致整个炉顶设备无法正常工作，造成高炉长时间减风或休风。本文根据马钢使用无料钟炉顶设备近9年的经验，详细地分析炉顶装料的工艺流程和每个部件的工作原理，对料流调节阀开关异常进行综合诊断分析，从外部现象准确地确定故障的部位和发生原因，针对不同的情况采取相应排除措施，以最短的时间、最简单的处理方法、最少的生产损失，迅速果断地排除故障。

    1 料流调节阀的结构形式与性能参数

    料流调节阀的结构如图1所示。料流调节阀性能参数见表1。

    2 常见开关异常故障诊断及排除方法

    2.1 因料流调节阀上、下料衬板松动引起的开关异常

    料流调节阀上、下阀体表面各衬有6块高合金铸铁衬板，由连接螺栓固定，但通过一段时间的使用，加上长期的炉料冲击，导致料流调节阀衬板松动，或衬板磨损后螺栓松动离开原始固定位置，产生了上、下料闸之间或上料闸表面与导料管口之间产生卡阻。由于它们之间的设计间隙要求在1O~15mm，以防止关闭门后漏料，所以一旦出现上述现象，闸门在闭合时有刚性冲击，极易造成闸门卡死，料流调节阀无法开关。

表1 料流调节阀性能参数

    排除方法：首先判断有无硬性卡阻的声音，再查看油缸工作压力有无升高现象。确定后，采取多次强迫开关料流调节阀，利用上、下料闸之间的冲击力，振脱松动衬板或撞弯卡阻的螺杆，一般能暂时恢复自由开关。如强迫冲击10余次无效果，只有休风后迅速拆除更换衬板或更换螺栓以彻底解决。

    2.2 刚性异物卡阻料流调节阀只能开但关不到位

    高炉上料是由槽下料仓通过上料主皮带输送到炉顶，在上料过程中磨损的料仓壁板或圆钢或角钢头，偶然的情况下随炉料一起装入炉顶正好卡在料闸之间，导致料闸关不到位和下密封阀夹紧不到位或旋转不到位。

    排除方法：如发现料流调节阀在计算机上的关闭信号无，赶快去现场确定油缸活塞杆位置是否完全压到位。若没有完全压到位，并且开关停止位置比较固定，又有明显的刚性冲击，则表明有刚性异物卡阻，这时，无法从外部解决，必须休风进料闸用气割割除异物，消除隐患，恢复正常上料。

    2.3 因液压系统故障引起的开关动作缓慢

    料流调节阀的开关动作是靠液压油缸执行的，油缸是由炉顶液压站控制的，所以液压系统的故障也能引起料流调节阀开关异常。

    排除方法：如发现料闸开关动作变慢，但料闸开关平稳且内部没有冲击现象，可以排除机械卡阻，把检查重点放在液压系统上。这时，因液压系统问题可能导致油缸活塞杆停止位置不固定，且推行缓慢，从液压站顶电磁阀试一下，油缸应开关正常。液压和电气同时检查液压阀台及电磁阀电控回路，判断是液压阀台系统节流阀口有异物堵塞，还是控制电磁阀输入电流过小。这时液压节流阀更换或清洗，电磁阀电气控制放大板输入电流适当调大能迅速排除故障。

    2.4 因外部四连杆传动机构故障引起的开关卡阻

    料流调节阀的动作由四连杆机构将油缸的直线运动变为旋转动作，四连杆机构暴露在下部阀箱的外部，较容易检查，但其故障现象容易同其他故障混淆，所以在判断其他故障原因时，必须首先排除四连杆机构的异常。

    排除方法：在现场仔细检查四连杆机构的铰接处和各销轴，可能产生铰接处有刚性异物卡阻，要清理异物，吹扫四连杆机构，也可能四连杆的销轴长期运行产生松动退出，退出部分与其相邻连杆之间产生卡阻，导致无法正常运动，要将退出的销轴进行复位并固定，将销轴注油润滑保持灵活转动的状态。排除上述两种故障后，四连杆机构仍然运行不灵活，可能是轴承缺油，必须对机构前后轴承强制注油恢复润滑功能，这样四连杆机构就可以正常工作，消除卡阻。

    2.5 因轴承组件卡阻造成的开关失灵

    转动机构轴承组件卡阻引起的故障是最致命的故障，比较难以处理，就是高炉休风也无法在短时间内恢复设备功能，只有等到高炉20h以上的年修时更换下部阀箱来排除故障，如何维持生产是我们设备工作者探索的目标。先分析故障产生的原因，料流调节阀内侧轴承密封装于下部阀箱内部，经常经受炉顶高温烘烤，易引起内侧轴承密封件老化，降低密封效果，如果外侧的密封性能差时，易形成气流通道，这样高炉煤气的灰尘等杂质会粘附在有油脂的轴承滚道上，造成轴承摩擦力增大，引起轴承劣化，逐渐地影响料流调节阀的开关。

    料流调节阀转动轴承异常分别于1998年l1月和2002年l1月出现过2次。开始是料流调节阀外侧轴承密封处出现轻微漏气现象，引起转动轴承滚道进入煤气灰尘，随后几天，出现油缸工作压力上升，接近液压系统压力（如图2所示）。料闸关闭角度差7^o~ 8^o，并逐步扩大，引起料闸漏料，在开闭料闸时，四连杆机构摆动较大。我们采取对转动轴承强制加油后，油缸工作压力又上升到系统压力，料流调节阀工作到第14天左右时，油缸完全不能动作。

    排除方法有二：

    （1）采用将油缸直径加大的办法来增加油缸推力（用2t手拉葫芦拉在力臂上，发现有转动迹象）。先计算原油缸的最大推力：

    F₁=P₁×S₁=P₁×π（1/2D₁）²=20×3.14×25×1O^-4=15700（N）

    然后将油缸的活塞直径加大到125mm，计算增加的推力：

    F₂/F₁=P₂×S₂/P₁×S₁=S₂/S₁=D₂²/D₁²=125²/100²=1.56
    ΔF=F₂-F₁=8792（N）

    增大油缸直径可以增大8792N推力，这时料闸系统又可以灵活转动了。

    （2）采取增加油缸活塞杆头部连接处力臂长度的方法。因为故障发生时可能没有现成的加大油缸，如果不及时处理，高炉无法正常生产，所以采取加长力臂长度可非常快捷地排除故障。

    B为加长力臂400mm，将力臂A 两侧焊接翼板，并加工销轴孔C，将油缸通过轴销同杆B相连，这样原杆A的长度变为A+B，使旋转点D的转矩增大，以克服轴承的卡阻使之重新转动，这样在短时间内抢出加大油缸的制作时间，待加长力臂仍无法解决卡阻时，再将加大油缸换上。生产实践表明，使用这种方法一般能坚持1个月以上，能保证高炉正常上料。

    3 结语

    通过马钢2500m³高炉无料钟炉顶9年的运行实践，我们体会到要准确判断料流调节阀开关异常故障，必须全面观察，相互印证，抓住故障的本质，找出最佳排除方案。另外，要认真观察设备运行中的微小劣化趋势，加强周期点检维护，将事故消除在萌芽状态，确保生产持续有效运行。