袋式除塵器用電磁脈沖閥淺析

韓玉東 趙安利 王西衛(wèi)

（神華國能集團(tuán)電力檢修工程有限公司，河南 焦作 454001）

袋式除塵器用電磁脈沖閥淺析

韓玉東 趙安利 王西衛(wèi)

（神華國能集團(tuán)電力檢修工程有限公司，河南 焦作 454001）

對袋式除塵器用電磁脈沖閥進(jìn)行分析，并以河南某電廠的機(jī)組為例進(jìn)行分析，對電廠除塵系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的實際意義。

電磁脈沖閥；工作原理

0 引言

電磁脈沖閥是袋式除塵器脈沖噴吹清灰裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵部件。某電廠共6臺200MW燃煤發(fā)電機(jī)組，其中#3爐、#4爐的煙氣除塵設(shè)施均由電除塵器改為袋式除塵器。#3爐、#4爐袋式除塵器的脈沖噴吹裝置采用的脈沖閥均為澳大利亞GOYEN公司生產(chǎn)的CA76MM010-305型淹沒式電磁脈沖閥（#3除塵安裝600只，#4除塵安裝624只）。本文對電磁脈沖閥的定義、分類、技術(shù)要求、選用原則、工作原理等進(jìn)行闡述，并針對CA76MM010-305型淹沒式電磁脈沖閥的構(gòu)造、原理、使用及檢修等進(jìn)行分析探討。

1 基本定義

1.1 脈沖閥：指受電磁或氣動等先導(dǎo)閥的控制，能在瞬間啟閉高壓氣源產(chǎn)生脈沖的膜片閥。

1.2 電磁脈沖閥：指將電磁閥、先導(dǎo)閥與脈沖閥組合在一起，直接受電信號控制的膜片閥。

2 電磁脈沖閥的分類

按閥進(jìn)出口的角度及進(jìn)出口的形式分為三種。

2.1 直角式電磁脈沖閥：閥體進(jìn)出口成直角，直接受電信號控制的膜片閥。

2.2 直通式電磁脈沖閥：閥體進(jìn)出口成180°，直接受電信號控制的膜片閥。

2.3 淹沒式電磁脈沖閥：閥體進(jìn)氣口淹沒在氣包內(nèi)，直接受電信號控制的膜片閥。

3 電磁脈沖閥的技術(shù)要求（依照HCRJ043-1999《袋式除塵器用電磁脈沖閥》）

（1）產(chǎn)品的工作壓力為0.1Mpa～0.7Mpa，介質(zhì)為經(jīng)過除油、除水處理的空氣；（2）在產(chǎn)品標(biāo)稱氣源壓力狀態(tài)下，電磁閥的工作電壓為額定電壓的85%時，電磁脈沖閥的開啟響應(yīng)時間應(yīng)小于0.03s；（3）工作氣源壓力為0.1Mpa時，即可使脈沖閥關(guān)閉；（4）產(chǎn)品應(yīng)能承受0.8Mpa的氣源壓力；（5）在規(guī)定的環(huán)境條件下，電磁線圈對外殼的絕緣電阻應(yīng)大于1MΩ；（6）在室溫為5℃～ 35℃，相對濕度不超過85%的條件下，電磁線圈對外殼能承受50Hz、250V的電壓，歷時1min無擊穿現(xiàn)象；（7）電磁脈沖閥在承受頻率為20Hz、全幅值為2mm、歷時30min的振動后應(yīng)能正常工作；（8）在正常使用條件下，膜片累計使用壽命應(yīng)大于80萬次；（9）閥的外表無明顯涂層剝落、劃痕、毛刺等損傷。

4 電磁脈沖閥的選用原則

4.1 選擇高中低壓力范圍都能適用的脈沖閥：如果在應(yīng)用過程中濾料的阻力隨著使用時間的推移而增高時，可以通過調(diào)整氣包壓力來保持除塵器良好的運行阻力，保證濾料不會糊袋。

4.2 選擇低阻力的脈沖閥：脈沖閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要保證噴吹氣量大，膜片行程長，殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)根據(jù)流體力學(xué)設(shè)計使閥門阻力小。選用低阻力、高噴吹量的脈沖閥則每個閥門可以清灰更大面積的濾料，節(jié)省噴吹系統(tǒng)的總體造價。

4.3 選擇脈沖閥的生產(chǎn)質(zhì)量統(tǒng)一性：閥門的制造必須采用配備機(jī)器人和CNC中心的全自動生產(chǎn)線，杜絕由于人為加工所引起的生產(chǎn)質(zhì)量不統(tǒng)一。在一個清灰系統(tǒng)里，往往會由于一只閥門的漏氣而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。

4.4 選擇高質(zhì)量品牌的脈沖閥：電磁脈沖閥是除塵設(shè)備的心臟，其總價格是脈沖噴吹除塵器總價的5%左右，所以在脈沖閥上節(jié)省設(shè)備成本而承擔(dān)整個除塵系統(tǒng)失效的風(fēng)險是最不值得的。

5 電磁脈沖閥選擇不當(dāng)引起的嚴(yán)重后果

5.1 劣質(zhì)的脈沖閥膜片使除塵器整體失效

因為一個閥門膜片的故障，會導(dǎo)致整個氣包壓力大幅度降低并且氣量不足，使氣包上的其他閥門不能正常噴吹乃至整個除塵器的脈沖閥處于非正常工作狀態(tài)。除塵器的清灰不良，會產(chǎn)生局部糊袋現(xiàn)象，除塵器氣布比提高，運行阻力增加，加速縮短濾料的工作壽命。

5.2 劣質(zhì)的脈沖閥膜片增加設(shè)備檢修和維護(hù)難度

當(dāng)小部分閥門膜片故障時，現(xiàn)場工作人員難以判斷故障原因，在幾百個閥門中找出故障的閥門，需要花費大量時間對閥門逐個進(jìn)行檢查。

5.3 劣質(zhì)的脈沖閥膜片嚴(yán)重影響生產(chǎn)運作

當(dāng)閥門發(fā)生故障時，經(jīng)常需要停止部分氣包或過濾箱體方能進(jìn)行檢修工作，嚴(yán)重影響機(jī)組的正常穩(wěn)定運行。

5.4 導(dǎo)致清灰系統(tǒng)不良、運行費用增加

由于清灰效果差，除塵器的壓差阻力過高，吸風(fēng)機(jī)運行超負(fù)荷，鍋爐正壓運行，能源損耗增大；由于清灰力度不夠，導(dǎo)致糊袋現(xiàn)象，濾袋的使用壽命縮短，使整臺除塵器的除塵效率降低。

6 淹沒式電磁脈沖閥構(gòu)造與工作原理

淹沒式脈沖閥的進(jìn)氣口與出氣口的方向是180°。淹沒式電磁脈沖閥的工作原理是膜片把脈沖閥分成前、后兩個室，當(dāng)接通壓縮空氣時，壓縮空氣通過節(jié)流孔進(jìn)入后氣室，此時后氣室壓力將使膜片緊貼閥的輸出口，脈沖閥處于“關(guān)閉”狀態(tài)。當(dāng)脈沖控制的電信號使脈沖閥銜鐵移動，閥后氣室放氣孔打開，后氣室迅速失壓，膜片移動，壓縮空氣通過閥輸出口噴出，脈沖閥處于“開啟”狀態(tài)，此時瞬間噴出壓縮空氣氣流。脈沖控制的電信號消失，脈沖閥銜鐵復(fù)位，閥后氣室放氣孔關(guān)閉，后氣室壓力升高使膜片緊貼閥輸出口，脈沖閥又處于“關(guān)閉”狀態(tài)。

7 CA76MM010-305型淹沒式電磁脈沖閥的構(gòu)造與工作原理

閥門的型號含義為：CA—電磁脈沖閥；76—閥門規(guī)格（76mm，3”Inch）；MM—閥體類型（淹沒式）；010—（首位）先導(dǎo)閥類型代碼1/8”；（中位）隔膜主纖維類型為RC、（末位）膜片材料為nitrile常溫型；305—電磁閥代碼K305（24V DC）。

工作原理：當(dāng)接通壓縮空氣時，壓縮空氣通過主隔膜上的三個節(jié)流孔進(jìn)入主閥帽氣室空間，主閥帽氣室空間的氣體通過小隔膜導(dǎo)氣針進(jìn)入小閥帽氣室空間，此時由于電磁閥內(nèi)推桿的密封作用→小閥帽氣室壓力將小隔膜緊貼主閥帽氣室的排氣通道→主閥帽氣室壓力使主隔膜緊貼閥的輸出口，脈沖閥處于“關(guān)閉”狀態(tài)。當(dāng)脈沖控制的電信號使電磁閥內(nèi)推桿向上移動，小閥帽氣室放氣孔打開，小閥帽氣室迅速失壓，小隔膜的膜片向上移動，主閥帽氣室的排氣通道打開，主閥帽氣室迅速失壓，主隔膜的膜片向上移動，壓縮空氣通過閥輸出口噴出，整個脈沖閥處于“開啟”狀態(tài)，此時瞬間噴出壓縮空氣氣流。脈沖控制的電信號消失，電磁閥內(nèi)推桿復(fù)位，小閥帽氣室放氣孔關(guān)閉→小閥帽氣室壓力升高使小隔膜緊貼主閥帽氣室的排氣通道→主閥帽氣室壓力升高→使主隔膜緊貼閥的輸出口，脈沖閥又處于“關(guān)閉”狀態(tài)。

8 Goyen(高原)CA76MM型淹沒式電磁脈沖閥的性能技術(shù)參數(shù)

性能技術(shù)參數(shù)表

序號項目單位性能技術(shù)指標(biāo)1孔口規(guī)格mm(Inch)76(3”) 2最大工作壓力MPa0.86 3推薦工作壓力MPa0.76 4最小工作壓力MPa0.03 5工作溫度℃-40～80 6工作氣源品質(zhì)干燥壓縮空氣（經(jīng)過油、水、雜質(zhì)處理）7流通能力Cv/KvMax416/358 min233/200.4 8殼體材料壓鑄鋁合金9隔膜材料強(qiáng)化的Bona N（Nitrile）10電磁閥線圈電壓、功率和維持電流24VDC 20W 673mA 11防護(hù)等級IP65 12負(fù)載循環(huán)推薦“on time”范圍：50—500ms推薦脈沖間隔時間：≥1min

該型淹沒式電磁脈沖閥的噴吹耗氣量在氣包容積、氣源壓力等不同的情況下差別較大，下表列出了澳大利亞CLEAN AIR SYSTEMS實驗室對同一閥門的測試數(shù)據(jù)：

測試報告序號參數(shù)123延時(ms)494040氣包初始壓力(kPa)856.7548.5411.7氣包最終壓力(kPa)632.1469.4353.4噴吹管峰值壓力(kPa)808.0512.6382空氣耗量(L)1145.0395.6291.1機(jī)械開閥延時(ms)119108106 Kv332.6325.8314.5 Cv386.7378.8365.7測試環(huán)境溫度（℃）16.115.015.1通用測試數(shù)據(jù)：2012年7月26日PM2:50～2:54，噴吹管內(nèi)徑78mm，噴口數(shù)量8個，噴口直徑26.6mm，氣包容積697L，線圈電壓240VAC，脈沖信號時間100ms，采樣頻率1 000Hz，周期500ms。

9 高原CA**MM系列閥門的安裝、維護(hù)檢修和故障的診斷分析

9.1 安裝

（1）該系列閥門系貫穿安裝在壓縮空氣氣包上，閥門的正確裝配（含內(nèi)部管道、閥門裝置螺栓、出口接管）是為了避免壓縮空氣的泄漏。（2）閥門可垂直向上或水平向兩側(cè)安裝在壓力容器上；為避免潮濕水汽進(jìn)入閥門內(nèi)部而影響閥門動作可靠性，絕不能安裝在壓力容器的下邊。（3）閥門上的螺栓均為壓力密封部件而非結(jié)構(gòu)鎖緊裝置，各螺栓安裝力矩允許范圍見本文第七部分的部件說明的相關(guān)內(nèi)容。（4）所有“O”形圈均應(yīng)外涂一層矽酮基潤滑劑或類似物質(zhì)。

9.2 維護(hù)檢修

（1）閥體。閥門所在的氣包完全泄壓后，松掉主閥帽安裝螺釘8并取出膜片組件和彈簧，清潔所有的部件，檢查、清理空氣流通路徑及放氣孔的雜物，更換已損壞的部件，裝復(fù)主閥帽，按規(guī)定力矩旋緊安裝螺釘。（2）電磁閥。閥門所在的氣包完全泄壓后，斷開電磁閥的控制電路，移去電磁閥線圈，松掉電磁閥芯軸固定帽固定螺釘36并取出電磁閥芯軸部件30～34，清潔所有的部件，更換已損壞的部件，裝復(fù)電磁閥，按規(guī)定力矩旋緊電磁閥芯軸固定帽安裝螺釘。（3）淹沒式電磁脈沖閥的故障診斷分析：為便于分析故障的真實原因，根據(jù)檢修維護(hù)經(jīng)歷列表說明常見故障的原因及其對策如下。

淹沒式電磁脈沖閥故障及排除對策表

故障現(xiàn)象故障原因?qū)Σ邉予F芯（電磁閥內(nèi)推桿、芯軸等）不動作（無聲）或動作時間過長電源未接通接通接線斷了或誤接線重新正確接線電氣線路的繼電器有故障更換繼電器電壓低，電磁吸力不足使用電壓應(yīng)在允許的范圍內(nèi)1．污染物（切削末、灰塵等）卡住動鐵芯2．動鐵芯被焦油狀污染物粘連3．動鐵芯銹蝕4．彈簧破損5．環(huán)境溫度過低，閥芯凍結(jié)清洗、更換損傷零件，并檢查氣源處理狀況是否合乎要求電磁先導(dǎo)閥動鐵芯不能復(fù)位1．彈簧破損2．污染物卡住動鐵芯3．動鐵芯被焦油狀污染物粘連清洗、更換損傷零件，并檢查氣源處理狀況是否合乎要求1．復(fù)位電壓低2．漏電壓過大復(fù)位電壓不得低于漏電壓線圈有過熱現(xiàn)象或發(fā)生燒毀流體溫度過高，環(huán)境溫度過高（包括日曬）冷卻或改用高溫線圈接錯電源或誤接線正確接線瞬時電壓過高，線圈絕緣擊穿，造成短路將電磁線圈電路與電源電路隔離繼電器觸點接觸不良更換繼電器直流線圈鐵芯剩磁大更換鐵芯材料或電磁閥1．污染物卡住動鐵芯，小隔膜動作不到位2．動鐵芯銹蝕，小隔膜動作不到位清洗或更換，并檢查氣源質(zhì)量漏氣電壓太低，動鐵芯吸合不到位使用電壓應(yīng)在允許的范圍內(nèi)彈簧及密封件損傷更換緊固部位緊固不良正確緊固不能動作或動作不到位污染物侵入滑動部位清洗，并檢查氣源質(zhì)量1．密封件損傷、泡脹2．彈簧破損更換壓力低于最低使用壓力找出壓力低的原因并改正脈沖控制信號過短找出原因并改正環(huán)境溫度過低，閥芯凍結(jié)檢查氣源處理狀況，采取防凍措施主閥漏氣從主閥帽排氣口污染物卡在閥座或滑動部位，關(guān)閥不到位清洗，并檢查氣源處理狀況氣壓不足，造成密封不良查明原因并改正，應(yīng)在允許使用壓力范圍內(nèi)氣壓過高，使密封件變形過大主隔膜定位彈簧損壞，關(guān)閥不到位更換主隔膜定位彈簧密封件損傷更換從閥體密封墊損傷更換緊固部位緊固不良正確緊固閥體壓鑄件不合格更換閥門

10 結(jié)論

在火電廠除塵器系統(tǒng)使用電磁脈沖閥首先要選型正確，然后是注意日常的檢修和維護(hù)，基本就可保證整個除塵系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

[1]郝吉明.馬廣大.大氣污染控制工程[M].北京：高等教育出版社,2002.

[2]李詩久.工程流體力學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1980.

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A

1003-5168(2014)03-0124-02