副槍氮封閥設計優(yōu)化

氮封設備，由操縱閘閥、電動執(zhí)行機構、壓縮彈簧、指引器、單脈沖管等構件構成。關鍵用以維持器皿頂端維護汽體（一般為N2）的工作壓力穩(wěn)定，以防止器皿內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系統(tǒng)軟件。該商品具備環(huán)保節(jié)能、姿勢靈巧、運作靠譜、實際操作與檢修便捷等特性。廣泛運用于原油、化工廠等領域。

1 副槍氮封閥設計優(yōu)化引言

副槍可直接獲取轉爐熔池信息，故廣泛應用于自動煉鋼系統(tǒng)中。一個副槍周期通常在2min內自動完成，任何化工設備故障均會導致副槍周期中斷。氮封閥是副槍系統(tǒng)主要化工設備，副槍測量時，氮封閥由關閉狀態(tài)切換到開啟狀態(tài)，以便副槍降到轉爐內完成測量。同時，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 副槍氮封閥設計優(yōu)化氮封閥驅動機構布置優(yōu)化

是一種常見對開式氮封閥簡圖，其左右閥板由兩獨立氣缸驅動，為關閉狀態(tài)。閥板按箭頭方向旋轉，閥門開啟。這種結構形式的優(yōu)點是：

①就單側閥板而言，其驅動機構結構簡單；

②驅動氣缸布置在氮封閥閥體中部，整體結構緊湊。同時，其缺點也非常明顯：

①驅動氣缸布置在氮封閥閥體中部高溫區(qū)，工作環(huán)境惡劣。

②單側閥板獨立驅動，任一閥板故障都會導致氮封閥無法開啟；

③化工設備數量多，故障點多。

基于上述對開式氮封閥存在問題，優(yōu)化其驅動機構布置：

①驅動氣缸布置在氮封閥閥體側方和②左右閥板通過連桿機構連接。優(yōu)化后的對開式氮封閥優(yōu)勢有：

①驅動氣缸遠離閥體高溫區(qū)，工作環(huán)境改善，化工設備維護方便；

②左右閥板由同一氣缸驅動，保證左右閥板同時關閉和開啟；

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

3 副槍氮封閥設計優(yōu)化氮封閥驅動力矩理論計算

閥板啟閉驅動機構為連桿機構，驅動力矩是對開式氮封閥重要參數，其在閥板啟閉過程中不斷變化。研究閥板啟閉驅動力矩的影響因素，有助于優(yōu)化驅動機構各構件設計。

供氮設備，將建在罐體的取壓點的物質經導壓管引進檢測中心，物質在檢驗元器件上造成一個相互作用力與與彈黃、預緊力相態(tài)。當罐里工作壓力減少至小于供氮設備工作壓力設置點時，均衡毀壞，使指引器閥心，開啟，使閥前汽體經調壓閥，溢流閥、進到主閥執(zhí)行器上、下膜室，開啟主閥閥心，向罐里添加N2；當罐里工作壓力升到供氮設備工作壓力設置點，因為預置彈黃力，關掉指引器閥心、因為主閥執(zhí)行器中的彈黃功效，關掉主閥，終止供氮。

泄氮設備，該設備選用內意見反饋構造，物質立即經閥蓋進到檢測中心，物質在檢驗元器件上造成一個相互作用力與預置彈黃預緊力相態(tài)。當罐里工作壓力上升至高過泄氮設備工作壓力設置點時，均衡被毀壞，使閥心移位，開啟閘閥，向外部釋放N2；當罐里氣體壓力至泄氮設備工作壓力設置點，因為預置彈黃力功效，關掉閘閥。

4 副槍氮封閥設計優(yōu)化驅動力矩仿真分析

上節(jié)給出了氮封閥驅動力矩解析公式，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)時所需驅動力矩，但求解工作量大，為此，本節(jié)借助動力學分析軟件來研究氮封閥驅動力矩變化趨勢。結合某工程應用，本節(jié)利用SolidWorks軟件對該工程應用的氮封閥進行建模和驅動力矩仿真分析。某工程應用中，通過選定桿23長度、鉸點1和2鉸點位置、氣缸規(guī)格和行程等，確保了氮封閥提供的最小驅動力矩為229000N·mm。現利用在Solidworks進行氮封閥建模，得到所示氮封閥模型。。兩曲線峰值即為氮封閥驅動力矩極值，氣缸在全行程范圍內對鉸點3的力矩應始終大于該力矩極值。

由設計值可知，氮封閥理論提供的最小驅動力矩大于仿真驅動力矩極值。同時，該工程應用的氮封閥工作可靠，表明氮封閥提供的驅動力矩大于工作阻力矩。

5 副槍氮封閥設計優(yōu)化結論

設計優(yōu)化了副槍氮封閥驅動機構的布置，改善了驅動氣缸工況，減少了氣缸數量，實踐證明氮封閥開閉可靠性顯著提高。通過理論計算和仿真分析，分別研究了氮封閥驅動力矩的影響因素和變化規(guī)律，為氮封閥驅動機構優(yōu)化設計和化工設備選型提供指導。