袋式除尘器用电磁脉冲阀浅析

2014-07-07韩玉东赵安利王西卫

河南科技 2014年2期

关键词：主阀膜片气室

韩玉东赵安利王西卫

（神华国能集团电力检修工程有限公司，河南焦作 454001）

袋式除尘器用电磁脉冲阀浅析

韩玉东赵安利王西卫

（神华国能集团电力检修工程有限公司，河南焦作 454001）

对袋式除尘器用电磁脉冲阀进行分析，并以河南某电厂的机组为例进行分析，对电厂除尘系统的安全稳定运行具有重要的实际意义。

电磁脉冲阀；工作原理

0 引言

电磁脉冲阀是袋式除尘器脉冲喷吹清灰装置的执行机构和关键部件。某电厂共6台200MW燃煤发电机组，其中#3炉、#4炉的烟气除尘设施均由电除尘器改为袋式除尘器。#3炉、#4炉袋式除尘器的脉冲喷吹装置采用的脉冲阀均为澳大利亚GOYEN公司生产的CA76MM010-305型淹没式电磁脉冲阀（#3除尘安装600只，#4除尘安装624只）。本文对电磁脉冲阀的定义、分类、技术要求、选用原则、工作原理等进行阐述，并针对CA76MM010-305型淹没式电磁脉冲阀的构造、原理、使用及检修等进行分析探讨。

1 基本定义

1.1 脉冲阀：指受电磁或气动等先导阀的控制，能在瞬间启闭高压气源产生脉冲的膜片阀。

1.2 电磁脉冲阀：指将电磁阀、先导阀与脉冲阀组合在一起，直接受电信号控制的膜片阀。

2 电磁脉冲阀的分类

按阀进出口的角度及进出口的形式分为三种。

2.1 直角式电磁脉冲阀：阀体进出口成直角，直接受电信号控制的膜片阀。

2.2 直通式电磁脉冲阀：阀体进出口成180°，直接受电信号控制的膜片阀。

2.3 淹没式电磁脉冲阀：阀体进气口淹没在气包内，直接受电信号控制的膜片阀。

3 电磁脉冲阀的技术要求（依照HCRJ043-1999《袋式除尘器用电磁脉冲阀》）

（1）产品的工作压力为0.1Mpa～0.7Mpa，介质为经过除油、除水处理的空气；（2）在产品标称气源压力状态下，电磁阀的工作电压为额定电压的85%时，电磁脉冲阀的开启响应时间应小于0.03s；（3）工作气源压力为0.1Mpa时，即可使脉冲阀关闭；（4）产品应能承受0.8Mpa的气源压力；（5）在规定的环境条件下，电磁线圈对外壳的绝缘电阻应大于1MΩ；（6）在室温为5℃～ 35℃，相对湿度不超过85%的条件下，电磁线圈对外壳能承受50Hz、250V的电压，历时1min无击穿现象；（7）电磁脉冲阀在承受频率为20Hz、全幅值为2mm、历时30min的振动后应能正常工作；（8）在正常使用条件下，膜片累计使用寿命应大于80万次；（9）阀的外表无明显涂层剥落、划痕、毛刺等损伤。

4 电磁脉冲阀的选用原则

4.1 选择高中低压力范围都能适用的脉冲阀：如果在应用过程中滤料的阻力随着使用时间的推移而增高时，可以通过调整气包压力来保持除尘器良好的运行阻力，保证滤料不会糊袋。

4.2 选择低阻力的脉冲阀：脉冲阀的内部结构需要保证喷吹气量大，膜片行程长，壳体内部结构根据流体力学设计使阀门阻力小。选用低阻力、高喷吹量的脉冲阀则每个阀门可以清灰更大面积的滤料，节省喷吹系统的总体造价。

4.3 选择脉冲阀的生产质量统一性：阀门的制造必须采用配备机器人和CNC中心的全自动生产线，杜绝由于人为加工所引起的生产质量不统一。在一个清灰系统里，往往会由于一只阀门的漏气而导致整个系统的瘫痪。

4.4 选择高质量品牌的脉冲阀：电磁脉冲阀是除尘设备的心脏，其总价格是脉冲喷吹除尘器总价的5%左右，所以在脉冲阀上节省设备成本而承担整个除尘系统失效的风险是最不值得的。

5 电磁脉冲阀选择不当引起的严重后果

5.1 劣质的脉冲阀膜片使除尘器整体失效

因为一个阀门膜片的故障，会导致整个气包压力大幅度降低并且气量不足，使气包上的其他阀门不能正常喷吹乃至整个除尘器的脉冲阀处于非正常工作状态。除尘器的清灰不良，会产生局部糊袋现象，除尘器气布比提高，运行阻力增加，加速缩短滤料的工作寿命。

5.2 劣质的脉冲阀膜片增加设备检修和维护难度

当小部分阀门膜片故障时，现场工作人员难以判断故障原因，在几百个阀门中找出故障的阀门，需要花费大量时间对阀门逐个进行检查。

5.3 劣质的脉冲阀膜片严重影响生产运作

当阀门发生故障时，经常需要停止部分气包或过滤箱体方能进行检修工作，严重影响机组的正常稳定运行。

5.4 导致清灰系统不良、运行费用增加

由于清灰效果差，除尘器的压差阻力过高，吸风机运行超负荷，锅炉正压运行，能源损耗增大；由于清灰力度不够，导致糊袋现象，滤袋的使用寿命缩短，使整台除尘器的除尘效率降低。

6 淹没式电磁脉冲阀构造与工作原理

淹没式脉冲阀的进气口与出气口的方向是180°。淹没式电磁脉冲阀的工作原理是膜片把脉冲阀分成前、后两个室，当接通压缩空气时，压缩空气通过节流孔进入后气室，此时后气室压力将使膜片紧贴阀的输出口，脉冲阀处于“关闭”状态。当脉冲控制的电信号使脉冲阀衔铁移动，阀后气室放气孔打开，后气室迅速失压，膜片移动，压缩空气通过阀输出口喷出，脉冲阀处于“开启”状态，此时瞬间喷出压缩空气气流。脉冲控制的电信号消失，脉冲阀衔铁复位，阀后气室放气孔关闭，后气室压力升高使膜片紧贴阀输出口，脉冲阀又处于“关闭”状态。

7 CA76MM010-305型淹没式电磁脉冲阀的构造与工作原理

阀门的型号含义为：CA—电磁脉冲阀；76—阀门规格（76mm，3”Inch）；MM—阀体类型（淹没式）；010—（首位）先导阀类型代码1/8”；（中位）隔膜主纤维类型为RC、（末位）膜片材料为nitrile常温型；305—电磁阀代码K305（24V DC）。

工作原理：当接通压缩空气时，压缩空气通过主隔膜上的三个节流孔进入主阀帽气室空间，主阀帽气室空间的气体通过小隔膜导气针进入小阀帽气室空间，此时由于电磁阀内推杆的密封作用→小阀帽气室压力将小隔膜紧贴主阀帽气室的排气通道→主阀帽气室压力使主隔膜紧贴阀的输出口，脉冲阀处于“关闭”状态。当脉冲控制的电信号使电磁阀内推杆向上移动，小阀帽气室放气孔打开，小阀帽气室迅速失压，小隔膜的膜片向上移动，主阀帽气室的排气通道打开，主阀帽气室迅速失压，主隔膜的膜片向上移动，压缩空气通过阀输出口喷出，整个脉冲阀处于“开启”状态，此时瞬间喷出压缩空气气流。脉冲控制的电信号消失，电磁阀内推杆复位，小阀帽气室放气孔关闭→小阀帽气室压力升高使小隔膜紧贴主阀帽气室的排气通道→主阀帽气室压力升高→使主隔膜紧贴阀的输出口，脉冲阀又处于“关闭”状态。

8 Goyen(高原)CA76MM型淹没式电磁脉冲阀的性能技术参数

性能技术参数表

序号项目单位性能技术指标1孔口规格mm(Inch)76(3”) 2最大工作压力MPa0.86 3推荐工作压力MPa0.76 4最小工作压力MPa0.03 5工作温度℃-40～80 6工作气源品质干燥压缩空气（经过油、水、杂质处理）7流通能力Cv/KvMax416/358 min233/200.4 8壳体材料压铸铝合金9隔膜材料强化的Bona N（Nitrile）10电磁阀线圈电压、功率和维持电流24VDC 20W 673mA 11防护等级IP65 12负载循环推荐“on time”范围：50—500ms推荐脉冲间隔时间：≥1min

该型淹没式电磁脉冲阀的喷吹耗气量在气包容积、气源压力等不同的情况下差别较大，下表列出了澳大利亚CLEAN AIR SYSTEMS实验室对同一阀门的测试数据：

测试报告序号参数123延时(ms)494040气包初始压力(kPa)856.7548.5411.7气包最终压力(kPa)632.1469.4353.4喷吹管峰值压力(kPa)808.0512.6382空气耗量(L)1145.0395.6291.1机械开阀延时(ms)119108106 Kv332.6325.8314.5 Cv386.7378.8365.7测试环境温度（℃）16.115.015.1通用测试数据：2012年7月26日PM2:50～2:54，喷吹管内径78mm，喷口数量8个，喷口直径26.6mm，气包容积697L，线圈电压240VAC，脉冲信号时间100ms，采样频率1 000Hz，周期500ms。

9 高原CA**MM系列阀门的安装、维护检修和故障的诊断分析

9.1 安装

（1）该系列阀门系贯穿安装在压缩空气气包上，阀门的正确装配（含内部管道、阀门装置螺栓、出口接管）是为了避免压缩空气的泄漏。（2）阀门可垂直向上或水平向两侧安装在压力容器上；为避免潮湿水汽进入阀门内部而影响阀门动作可靠性，绝不能安装在压力容器的下边。（3）阀门上的螺栓均为压力密封部件而非结构锁紧装置，各螺栓安装力矩允许范围见本文第七部分的部件说明的相关内容。（4）所有“O”形圈均应外涂一层矽酮基润滑剂或类似物质。

9.2 维护检修

（1）阀体。阀门所在的气包完全泄压后，松掉主阀帽安装螺钉8并取出膜片组件和弹簧，清洁所有的部件，检查、清理空气流通路径及放气孔的杂物，更换已损坏的部件，装复主阀帽，按规定力矩旋紧安装螺钉。（2）电磁阀。阀门所在的气包完全泄压后，断开电磁阀的控制电路，移去电磁阀线圈，松掉电磁阀芯轴固定帽固定螺钉36并取出电磁阀芯轴部件30～34，清洁所有的部件，更换已损坏的部件，装复电磁阀，按规定力矩旋紧电磁阀芯轴固定帽安装螺钉。（3）淹没式电磁脉冲阀的故障诊断分析：为便于分析故障的真实原因，根据检修维护经历列表说明常见故障的原因及其对策如下。

淹没式电磁脉冲阀故障及排除对策表

故障现象故障原因对策动铁芯（电磁阀内推杆、芯轴等）不动作（无声）或动作时间过长电源未接通接通接线断了或误接线重新正确接线电气线路的继电器有故障更换继电器电压低，电磁吸力不足使用电压应在允许的范围内1．污染物（切削末、灰尘等）卡住动铁芯2．动铁芯被焦油状污染物粘连3．动铁芯锈蚀4．弹簧破损5．环境温度过低，阀芯冻结清洗、更换损伤零件，并检查气源处理状况是否合乎要求电磁先导阀动铁芯不能复位1．弹簧破损2．污染物卡住动铁芯3．动铁芯被焦油状污染物粘连清洗、更换损伤零件，并检查气源处理状况是否合乎要求1．复位电压低2．漏电压过大复位电压不得低于漏电压线圈有过热现象或发生烧毁流体温度过高，环境温度过高（包括日晒）冷却或改用高温线圈接错电源或误接线正确接线瞬时电压过高，线圈绝缘击穿，造成短路将电磁线圈电路与电源电路隔离继电器触点接触不良更换继电器直流线圈铁芯剩磁大更换铁芯材料或电磁阀1．污染物卡住动铁芯，小隔膜动作不到位2．动铁芯锈蚀，小隔膜动作不到位清洗或更换，并检查气源质量漏气电压太低，动铁芯吸合不到位使用电压应在允许的范围内弹簧及密封件损伤更换紧固部位紧固不良正确紧固不能动作或动作不到位污染物侵入滑动部位清洗，并检查气源质量1．密封件损伤、泡胀2．弹簧破损更换压力低于最低使用压力找出压力低的原因并改正脉冲控制信号过短找出原因并改正环境温度过低，阀芯冻结检查气源处理状况，采取防冻措施主阀漏气从主阀帽排气口污染物卡在阀座或滑动部位，关阀不到位清洗，并检查气源处理状况气压不足，造成密封不良查明原因并改正，应在允许使用压力范围内气压过高，使密封件变形过大主隔膜定位弹簧损坏，关阀不到位更换主隔膜定位弹簧密封件损伤更换从阀体密封垫损伤更换紧固部位紧固不良正确紧固阀体压铸件不合格更换阀门