高爐熱風爐三桿蝶閥故障處理及改進措施

龍學鈞 張玉奎 李 悅

（武鋼股份有限公司煉鐵廠 武漢）

一、三桿蝶閥工作原理及結構特點

三桿蝶閥因其結構簡單，體積小，質量輕，密封性能好，動作靈活，拆裝方便，使用壽命長，成本相對較低等優點，在國內外的各大高爐上得到了廣泛的應用。武鋼煉鐵廠高爐熱風爐系統中煤氣切斷閥和煤氣燃燒閥等關鍵閥門上都用到了此類三桿蝶閥。

圖1 三桿蝶閥結構圖

三桿蝶閥的結構見圖1，主要由驅動裝置（液壓油缸）、閥軸、閥板、桿系、閥體和軸端密封等零件組成。閥板的開閉是利用連桿機構的原理實現的，各個連桿的鉸接處裝有耐磨套（自潤滑滑動軸承）。閥軸旋轉使閥板打開，在閥板打開的初始階段，閥板先是平移，在運動到一定距離后開始翻轉，當閥板由垂直位置轉到與管道中心平行時，閥板完全開啟。同理閥軸反向旋轉使閥板關閉，當閥板轉到與閥座的密封面平行時，閥板開始平移，直至接觸壓緊密封面，此時閥板處于完全關閉狀態。

無論閥板是打開還是關閉，閥板本身及其連動部件始終處于介質的包圍中。當閥板關閉時，它要承受介質的所有壓力，就會產生塑性變形，進而引起其連動部件的變形；當閥板開啟時，它不僅會受到介質的沖刷，而且介質在流動過程中會造成閥板自身的振動，這些都會對閥板的連動部件造成影響，尤其會加快鉸接處耐磨套的損壞，從而各連動部件彼此鉸接處的縫隙越來越大，最終導致閥板無法關到位。因此，三桿蝶閥連動部件的細微變化，都會對閥門整體的性能產生較大影響，甚至會縮短三桿蝶閥的使用壽命。

武鋼煉鐵廠某高爐2007年第一代爐役改造大修，將熱風爐高爐煤氣燃燒閘板閥和切斷閘板閥，改造為通徑1800 mm的三桿蝶閥，開關速度13～15 s，液壓油缸驅動。2013年10月開始，高爐煤氣燃燒三桿蝶閥連續十多次出現閥板關不到位的故障，由于發生在高爐煤氣系統，處理非常麻煩，而且檢修時間長，嚴重威脅到高爐安全生產。

二、三桿蝶閥常見故障原因分在析及處理

1.三桿蝶閥故障常見原因

造成高爐煤氣燃燒三桿蝶閥關不到位的常見原因有：①調整螺栓炭化膠合。②油缸側的閥體軸頭密封漏油。③耐磨套磨損。其中第一種原因最常見，且對安全生產威脅較大，三桿蝶閥靠近熱風爐陶瓷器，長期受1200℃高溫烘烤，調整臂、調整螺栓及耐磨套性能下降，調整螺栓受熱變軟炭化膠合，閥頻繁開關產生的沖擊，將調整臂撞擊成兩個很深的坑，造成調整臂與調整螺栓之間間隙過大，三桿運行軌跡發生改變，閥板上部與密封面壓緊，而下部還有50 mm未關到位，該熱風爐送風時，大量熱風從高爐煤氣燃燒三桿蝶閥漏出，經放散閥排除，如不及時處理可能會造成可怕的事故。

2.處理措施

首先將高爐煤氣燃燒三桿蝶閥拆除，吊到寬敞地方，再用千斤頂將閥板頂到位，使閥板與閥座的密封面壓緊，然后將調整臂上的深坑用鋼板焊補，保證調整臂與前后兩個調整螺栓之間的間隙都在0.5 mm以內，最后回裝試車。

三、三桿蝶閥結構改進措施

（1）將閥開關位調整裝置螺栓尺寸由原M20×100 mm增加到M30×100 mm來增加沖擊面面積，減小閥頻繁開關造成的沖擊。

（2）調整臂裝置結構由原來的絲孔改成通孔。調整螺栓上各增加一個緊固螺母，改進耐磨套的材料。

改進前后的調整臂結構裝置如圖2、圖3所示。改進后的三桿蝶閥經過1年多時間的使用，效果較好。縮短了故障處理時間，三桿蝶閥使用壽命延長。下一步將著重對耐磨套的材料進行攻關，使其在較高溫度和較惡劣的環境條件下，能夠工作得更平穩，長期處于良好的狀態，延長其使用壽命。

圖2 改進前的調整臂結構裝置

四、結束語

隨著機械加工制造業的進步，三桿蝶閥正向大型化、精密化方向發展，但在不同的使用條件及介質狀態下會出現不同的設計及制造缺陷。結合實際的使用條件，對設備進行結構和材料的改變，增強了設備的可靠性且使用壽命延長。

圖3 改進后的調整臂結構裝置