摘要：新型干法水泥生产线拥有大量的风路阀门，在生产中发挥着极其重要的作用，阀门状态的好坏对于系统能耗有着非常明显的影响。我公司拥有两条生产线，一条2500t/d，一条5000t/d，在运行中风路阀门出现了一些问题，对风机的影响较大，我们对其逐一分析和治理，取得了很好的效果。
关键词：水泥生产线；风路阀门；节能管理
1、新型负压风路控制阀门装置
1.1控制阀门装置的结构及工作原理
新型风路控制阀门装置采用了优化的阀门装置结构如图1所示。此阀体下端改用通孔滑道供闸板上下滑动，即气缸1驱使闸板3向下运动直到完全脱离阀体通径，此阀门装置所在回路处于开通状态，垃圾受负压风作用在管道中流动；气路关闭时气缸1驱动闸板3向上运动直到关闭阀门，气路处于关闭状态。此运动状态不会出现因阀体下部积料导致阀门卡死的问题，且闸板3的上端做成了圆弧状，根据重力做功的原理，在闸板向上运动过程中也更有利于管道中运动的垃圾流过阀门。
图1 新型风路控制阀门装置的结构示意图
1.气缸 2.充气密封圈 3.闸板 4.挡块 5，6.阀体
1.2控制阀门装置的密封原理
新型风路控制阀门装置改进了阀门装置的密封原理。由于所设计的阀门装置用于负压风路系统中，则闸板3的一侧开有充气密封圈3的槽口，槽口形状如图2所示，不仅简化了闸板3的结构，还进一步增加了闸板3的强度和刚度。充气密封圈2内部充正压气体使其膨胀，与闸板2上的槽口紧密贴合（如图1所示），形成一个严密的环形密封带，使阀门装置具有更好的密封性。
图2 闸板上充气密封圈槽口形状示意图
1.3控制阀门装置中控制机构气缸的设计
阀门装置中控制机构运动的为气缸，气缸输出的动力带动闸板做启闭运动，气缸选型是否合适决定着阀门装置运动是否成功。根据气缸输出压力与管道工作压力方向垂直且大小相等，得到理论等式：
式中：P1为气源压力，P1=0.6MPa；P为大气压力，P=0.101MPa[7]；m1为阀板质量，m1=14kg；m2为连接块质量，m2=1.3kg；m3为连杆质量，m3=0.7kg；g为物体重力常数，g=9.8N/kg；f为滑动摩擦因数，f=0.15；k为安全系数，k=1.8；D2为管道的直径，D2=250mm；D3为气缸直径的有效面积。计算所得D3为气缸有效面积，考虑到气缸缩回时活塞杆所占面积，即
由气缸机械设计手册[8]选型得：D活塞杆=25mm，D4=100mm。即：气缸的直径D4为100mm。
2、风路阀门出现的问题及分析
2.1粉尘凝固在阀门叶片上
此类问题主要发生在篦冷机高温段风机上，为保证熟料冷却效果，这些风机的阀门需要保持长期全开，在雨、雾、雪等潮湿天气时，吸入的水分与大量的熟料粉尘结合，凝结在阀门叶片上、转轴内，最终叶片无法转动，造成阀门失效。这样状态对于风机影响是巨大的：首先，会造成风机无法调节，在开机时由于启动荷载较大会造成过载跳停，导致无法正常开机；其次，会造成风机效能的下降，通风下降、能耗增加，熟料冷却效果变差，窑二次风温度下降等后果。
表 1 篦冷机风机阀门清理前后数据对比
表1是随机抽取的我公司5000t/d生产线篦冷机的两台风机阀门叶片清理前后的几个数据。清理后，几台风机电流都明显得到提高，窑系统二、三次风温度提高，窑系统比较容易控制，产量提高。
2.2阀门风叶磨损严重
这类问题主要发生在窑头余热锅炉入口阀、余风和煤磨引风阀等阀门上，这类阀门长时间工作在高温且富含高磨琢性粉尘的气流中，以致于阀门叶片与转轴磨损非常快，造成阀门调节效果大幅度下降，直至失效；造成篦冷机余风无谓的浪费，余热发电能力下降；或造成煤磨热风难于控制形成火灾隐患等严重后果。转轴磨断则会阀门风叶脱落，造成破碎机堵塞、砸坏篦板等事故。
2.3阀门部分风叶无法开闭
这类问题的出现一般不会造成很严重的后果，但从统计分析看，部分风叶的开闭不合适会造成明显的能耗损失。造成这类问题的原因主要以下几种：
1）阀门转轴发生锈蚀，造成部分风叶锈死不能转动。这种现象主要发生在篦冷机高温段风机阀门、窑排风机阀门等一些调节不多且使用环境比较恶劣的小型阀门上，这类阀门执行器扭矩较小且长期处在高粉尘环境中，很容易发生锈死现象。
2）阀门连杆长度不合适，以致于部分阀门风叶不能同步打开。这种现象主要发生在一些大型百叶阀上，尤其是要求隔断性能高的阀门上。造成这类问题的原因一方面是由于设备安装时执行器位置与连杆的角度调节不合适，使得全开或全关时扭矩过大，造成打开或关闭不严；另一种原因是由于长期使用，叶片转轴连杆发生变形，以致于叶片调节不能同步，这类问题占绝大多数。
3）阀门发生卡阻造成叶片无法顺利打开。这类问题主要出现一些大型的蝶阀上面，这类阀门一般都要求阻断严密，稍有缝隙就会有比较大的影响。使用时阀门转轴受热膨胀抱死是出现这类问题一个比较常见的原因，如果出现这类情况就必须及时地拆卸处理。另外，安装时在阀门周围焊接的吊点或加强筋没有割除干净也是一个比较常见的原因，使用前必须进行彻底的检查。
2.4风机使用变频调速后阀门没有拆除
目前很多水泥厂风机都进行了变频节能改造，但是有不少厂家担心变频出现故障后，如果没有了阀门调节，则无法工频运行风机，所以对风机阀门进行了保留。殊不知阀门的存在同样造成了大量的能源消耗，这种消耗大约占风机总能耗的3%~5%，表2就是我公司变频改造后拆除阀门前后能耗的对比。通过对比可以发现，风机改装变频器以后节能效果巨大，而阀门阻力造成的能耗同样也不可忽视。
表 2 风机变频与阀门拆除前后的数据对比
3、采取的措施
1）转轴定期进行滴油润滑和调节，防止锈死。
2）对于通过有磨琢性颗粒的阀门叶片，使用耐磨陶瓷捣打料进行防护（见图3），同时精细调节每个叶片的连杆长度，确保每个阀门叶片都能实现100%全开或全关。
3）所有阀门都增加设置一个专用检修孔或人孔，以便于及时检修和清理，确保阀门处于良好状态。
4）拆除使用变频调速后的风机阀门。
4、处理后的节能效果
没有投入一些大的节能设施，只是通过近半年时间的风机阀门整改工作，生产线能耗有了明显下降，数据对比见表3，可见适当完善的管理对节能降耗作用是很大的。
表 3 阀门处理前后能耗对比
参考文献：
[1]柳世青，刘丽芬.插板阀与圆顶阀组合在气力输送系统中的应用[J].硫磷设计与粉体工程，2011（3）：27-30.
[2]邱晓来，肖洁.气动闸阀的设计与开发[J].通用机械，2019（9）：40-42.
论文作者:张洁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/29
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