副槍氮封閥設(shè)計(jì)優(yōu)化

氮封設(shè)備，由操縱閘閥、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓縮彈簧、指引器、單脈沖管等構(gòu)件構(gòu)成。關(guān)鍵用以維持器皿頂端維護(hù)汽體（一般為N2）的工作壓力穩(wěn)定，以防止器皿內(nèi)原材料與氣體直接接觸，避免原材料蒸發(fā)、被氧化，及其器皿的安全性。尤其適用各種大中型儲存罐的氣封維護(hù)系統(tǒng)軟件。該商品具備環(huán)保節(jié)能、姿勢靈巧、運(yùn)作靠譜、實(shí)際操作與檢修便捷等特性。廣泛運(yùn)用于原油、化工廠等領(lǐng)域。

1 副槍氮封閥設(shè)計(jì)優(yōu)化引言

副槍可直接獲取轉(zhuǎn)爐熔池信息，故廣泛應(yīng)用于自動(dòng)煉鋼系統(tǒng)中。一個(gè)副槍周期通常在2min內(nèi)自動(dòng)完成，任何化工設(shè)備故障均會(huì)導(dǎo)致副槍周期中斷。氮封閥是副槍系統(tǒng)主要化工設(shè)備，副槍測量時(shí)，氮封閥由關(guān)閉狀態(tài)切換到開啟狀態(tài)，以便副槍降到轉(zhuǎn)爐內(nèi)完成測量。同時(shí)，氮封閥安裝在副槍口，為高溫、粉塵環(huán)境。因而氮封閥在高溫粉塵環(huán)境中的工作可靠性要求*。

2 副槍氮封閥設(shè)計(jì)優(yōu)化氮封閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)布置優(yōu)化

是一種常見對開式氮封閥簡圖，其左右閥板由兩獨(dú)立氣缸驅(qū)動(dòng)，為關(guān)閉狀態(tài)。閥板按箭頭方向旋轉(zhuǎn)，閥門開啟。這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)是：

①就單側(cè)閥板而言，其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單；

②驅(qū)動(dòng)氣缸布置在氮封閥閥體中部，整體結(jié)構(gòu)緊湊。同時(shí)，其缺點(diǎn)也非常明顯：

①驅(qū)動(dòng)氣缸布置在氮封閥閥體中部高溫區(qū)，工作環(huán)境惡劣。

②單側(cè)閥板獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，任一閥板故障都會(huì)導(dǎo)致氮封閥無法開啟；

③化工設(shè)備數(shù)量多，故障點(diǎn)多。

基于上述對開式氮封閥存在問題，優(yōu)化其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)布置：

①驅(qū)動(dòng)氣缸布置在氮封閥閥體側(cè)方和②左右閥板通過連桿機(jī)構(gòu)連接。優(yōu)化后的對開式氮封閥優(yōu)勢有：

①驅(qū)動(dòng)氣缸遠(yuǎn)離閥體高溫區(qū)，工作環(huán)境改善，化工設(shè)備維護(hù)方便；

②左右閥板由同一氣缸驅(qū)動(dòng)，保證左右閥板同時(shí)關(guān)閉和開啟；

③化工設(shè)備數(shù)量減少，故障點(diǎn)減少。為優(yōu)化后的對開式氮封閥簡圖，為關(guān)閉狀態(tài)。閥板按箭頭方向旋轉(zhuǎn)，閥門開啟。該形式氮封閥已在工程實(shí)踐中應(yīng)用，可在高溫、粉塵環(huán)境中可靠工作。

3 副槍氮封閥設(shè)計(jì)優(yōu)化氮封閥驅(qū)動(dòng)力矩理論計(jì)算

閥板啟閉驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)力矩是對開式氮封閥重要參數(shù)，其在閥板啟閉過程中不斷變化。研究閥板啟閉驅(qū)動(dòng)力矩的影響因素，有助于優(yōu)化驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)各構(gòu)件設(shè)計(jì)。

供氮設(shè)備，將建在罐體的取壓點(diǎn)的物質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引進(jìn)檢測中心，物質(zhì)在檢驗(yàn)元器件上造成一個(gè)相互作用力與與彈黃、預(yù)緊力相態(tài)。當(dāng)罐里工作壓力減少至小于供氮設(shè)備工作壓力設(shè)置點(diǎn)時(shí)，均衡毀壞，使指引器閥心，開啟，使閥前汽體經(jīng)調(diào)壓閥，溢流閥、進(jìn)到主閥執(zhí)行器上、下膜室，開啟主閥閥心，向罐里添加N2；當(dāng)罐里工作壓力升到供氮設(shè)備工作壓力設(shè)置點(diǎn)，因?yàn)轭A(yù)置彈黃力，關(guān)掉指引器閥心、因?yàn)橹鏖y執(zhí)行器中的彈黃功效，關(guān)掉主閥，終止供氮。

泄氮設(shè)備，該設(shè)備選用內(nèi)意見反饋構(gòu)造，物質(zhì)立即經(jīng)閥蓋進(jìn)到檢測中心，物質(zhì)在檢驗(yàn)元器件上造成一個(gè)相互作用力與預(yù)置彈黃預(yù)緊力相態(tài)。當(dāng)罐里工作壓力上升至高過泄氮設(shè)備工作壓力設(shè)置點(diǎn)時(shí)，均衡被毀壞，使閥心移位，開啟閘閥，向外部釋放N2；當(dāng)罐里氣體壓力至泄氮設(shè)備工作壓力設(shè)置點(diǎn)，因?yàn)轭A(yù)置彈黃力功效，關(guān)掉閘閥。

4 副槍氮封閥設(shè)計(jì)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)力矩仿真分析

上節(jié)給出了氮封閥驅(qū)動(dòng)力矩解析公式，研究了其影響因素。利用上節(jié)公式可求解閥板不同狀態(tài)時(shí)所需驅(qū)動(dòng)力矩，但求解工作量大，為此，本節(jié)借助動(dòng)力學(xué)分析軟件來研究氮封閥驅(qū)動(dòng)力矩變化趨勢。結(jié)合某工程應(yīng)用，本節(jié)利用SolidWorks軟件對該工程應(yīng)用的氮封閥進(jìn)行建模和驅(qū)動(dòng)力矩仿真分析。某工程應(yīng)用中，通過選定桿23長度、鉸點(diǎn)1和2鉸點(diǎn)位置、氣缸規(guī)格和行程等，確保了氮封閥提供的最小驅(qū)動(dòng)力矩為229000N·mm?，F(xiàn)利用在Solidworks進(jìn)行氮封閥建模，得到所示氮封閥模型。。兩曲線峰值即為氮封閥驅(qū)動(dòng)力矩極值，氣缸在全行程范圍內(nèi)對鉸點(diǎn)3的力矩應(yīng)始終大于該力矩極值。

由設(shè)計(jì)值可知，氮封閥理論提供的最小驅(qū)動(dòng)力矩大于仿真驅(qū)動(dòng)力矩極值。同時(shí)，該工程應(yīng)用的氮封閥工作可靠，表明氮封閥提供的驅(qū)動(dòng)力矩大于工作阻力矩。

5 副槍氮封閥設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)論

設(shè)計(jì)優(yōu)化了副槍氮封閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置，改善了驅(qū)動(dòng)氣缸工況，減少了氣缸數(shù)量，實(shí)踐證明氮封閥開閉可靠性顯著提高。通過理論計(jì)算和仿真分析，分別研究了氮封閥驅(qū)動(dòng)力矩的影響因素和變化規(guī)律，為氮封閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和化工設(shè)備選型提供指導(dǎo)。