李义超:炭化室单调执行机构的改造与应用 |
| 2012-10-19 10:22 作者：李义超 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月19日讯】据《科技与生活》杂志2012年第16期刊文称，简单阐述炭化室单调项目的原理，针对炭化室单调系统的执行机构在实际应用中存在的维护困难、反馈精度不高以及气路堵塞等问题进行改造，大大降低了执行机构的故障率，保障了单调项目的顺利实施。
关键词炭化室单调；气动执行机构；反馈精度；气路堵塞
中图分类号TQ520文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)082-
1炭化室单调技术简介
焦炉单个炭化室压力自动调节集气管负压技术（简称炭化室单调技术），是济钢和中冶焦耐院工程技术有限公司合作开发的项目，2009年10月在济钢焦化厂8、9#焦炉立项实施。于2010年10月投入运行，该系统主要由翻板可调节的上升管阀体、执行机构、DCS控制、测压、焦炉机车通讯系统等组成。其工作原理是集气管保持负压状态，每个炭化室配置一套用来调节上升管阀体翻板的执行机构。装煤过程中，执行机构把阀体翻板完全打开，炭化室与负压的集气管联通，形成负压环境，集气管将炭化室内产生的荒煤气抽走，以实现无烟装煤；装煤结束后，控制系统通过自动测量桥管压力，控制每孔炭化室队形的翻板开度，以控制在不同结焦时期的桥管压力，保持炭化室底部在整个结焦过程中微正压，推焦作业时，执行机构把阀体翻板完全关闭，从而隔断集气管和炭化室，确保安全生产。该技术是国内首次在焦炉上开发应用，无烟装煤效果显著，在改善焦炉生产操作环境的同时，还把装煤产生的荒煤气全部回收，具有良好的环境效益，经济效益，社会效益和广阔的推广应用价值。
2执行机构存在的问题
我们采用型号为KP8000C100-450Y的带反馈电控型气动执行机构。其基本参数如下：缸径：100mm；行程：450mm；输入信号：4mA-20mA；反馈信号：4mA-20mA；线形精度：±2.5％；回差：±2％；温度范围：-10℃～100℃；耐震动：0HZ～200HZ无共振点；外部防护等级：IP65。该机构安装在相邻两个上升管管体中间，上升管管体外壁温度≥200℃。气动执行机构的工作环境恶劣加之动作频繁导致执行机构故障率较高，维护难度大，设备成本费用高。主要存在以下几个问题：
1）气动执行机构的连接方式采用气缸后端双耳环加单耳环座的方式。后耳环座固定在集气管下半部分，其活塞杆直接与阀体翻板的调节杠杆相连，为了保证压力调节的精确性，执行机构与后耳座和调节杠杆的活动连接部位配合精度高，由于长时间处于高温环境下，导致该处配合越发紧密，而且安装位置的维修空间狭窄，在更换过程中拆卸难度大。
2）气动执行机构的线形精度为±2.5％，在压力调节过程中，该机构采用反馈杆来驱动定位器内部的扇形轮（如图1），进而得到反
图1
1-弹簧；2-连杆；3-反馈杆
馈电信号。而在使用过程中，部件1弹簧经常发生损坏，造成连杆2无法紧贴反馈杆，也就不能准确的将行程信息反馈给定位器。导致执行机构无法准确调节。
3）执行机构对气源的要求非常高，要求达到如下技术指标：水分：大气压下，露点为-17摄氏度；灰度：不得大于20m；油分度：不得高于1mg/m³。而现场所采用的气源为普通压缩空气，经常发生调节精度下降、动作不良甚至损坏等现象。
为了解决以上问题，我们进行了以下改造：
1）将原来的执行机构后耳座后移至集气管部位，远离温度较高的上升管管体，也方便了气动执行机构的检修维护。在执行机构和翻板开度调节杠杆之间加装连杆，并将两者的连接处由下部改为上部，同时将执行机构的电仪控制气缸部分的4mA-20mA信号反置，更利于更好的控制阀体翻板的开关量，提高了控制精准度。
2）为解决弹簧损坏的问题，我们对反馈杆进行了改造，采用曲线滑轨式代替原先的弹簧复位结构，在保证反馈灵敏性的同时大大延
图2
长了反馈机构的使用寿命。
3）由于原先的气源杂质较多，经常造成堵塞，影响执行机构的使用。为此，我们更换了相对洁净的气源，同时在执行机构进口处加装了滤减压阀和油雾分离器等元件，进一步对气源进行净化。经过使用，再未发生气路堵塞的问题。
图3
原有执行机构在高温情况下故障率极高，每月都有5-10套执行机构出现问题，每套执行机构价值在1.2万元左右，加之维修更换过程较困难，对生产的稳定运行影响较大。经过我们的技术改造，不仅大大延长了气动执行机构的使用寿命，大幅降低了设备成本，同时保证了炭化室单调的顺利实施。
参考文献
[1]姜继海,宋锦春,高常识.液压与气压传动[J].
[2]王积伟,吴振顺.控制工程基础[J].
[3]成大先.机械设计手册•单行本:气压传动(第5版)[M].
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