郭金 楊歡 鄭平陽
摘要:聯(lián)動機構是乙烯生產(chǎn)三閥系統(tǒng)中連接裂解氣閥與旁路清焦閥的關鍵裝置。裂解爐停爐進行燒焦時,需要進行管線切換,此時需要關閉裂解氣閥,打開清焦閥,為了保持切換過程中管線壓力的穩(wěn)定,聯(lián)動機構需要對旁路清焦閥的開啟過程進行相關控制。本文對聯(lián)動機構的運動過程進行了詳細分析,為之后的聯(lián)動機構設計打下了基礎。
關鍵詞:聯(lián)動機構,運動過程
1.前言
1.1聯(lián)動系統(tǒng)介紹
聯(lián)動機構使用于乙烯生產(chǎn)裝置中的三閥系統(tǒng)。三閥系統(tǒng)是在裂解氣閥的旁邊增加一臺旁路清焦閥,通過機械方式將裂解氣閥與旁路清焦閥連接在一起,當裂解氣閥開、關時,通過機械方式控制旁路清焦閥的關、開,維持管線壓力穩(wěn)定。聯(lián)動系統(tǒng)如圖1所示,圖中P1為裂解爐出口壓力,P2為裂解氣閥出口壓力,P3為清焦閥出口壓力。圖中TLV為裂解氣閥,Bypass DV為旁路清焦閥。
通常根據(jù)系統(tǒng)要求,當兩臺閥門運行切換時,要求P1的范圍為1.5~2.2Bar,同時為防止裂解氣回流進入裂解爐引發(fā)爆炸,切換時要求0≤P1-P2≤0.2Bar,聯(lián)動機構的作用就是切換時調(diào)節(jié)旁路清焦閥的行程,保證壓力P1維持在許用范圍內(nèi),避免出現(xiàn)裂解氣倒流、管線超壓等現(xiàn)象。
1.2聯(lián)動機構介紹
圖2為裂解氣閥、旁路清焦閥和聯(lián)動機構整體示意圖,圖中大閥為裂解氣閥,小閥為旁路清焦閥,裂解氣閥通過Z字型的聯(lián)動機構控制旁路清焦閥的啟閉,實現(xiàn)穩(wěn)定管線壓力的目的。圖3為聯(lián)動機構的局部示意圖。實線與虛線分別表示聯(lián)動機構運動起始與終止位置。O為旋轉(zhuǎn)中心,B為驅(qū)動塊,安裝在裂解氣閥的閥桿上,執(zhí)行機構驅(qū)動閥桿運動時,帶動驅(qū)動塊運動,驅(qū)動塊再帶動聯(lián)動機構旋轉(zhuǎn)。圖中A為從動塊,安裝在清焦閥閥桿上,當聯(lián)動機構旋轉(zhuǎn)時帶動從動塊運動。聯(lián)動機構上的曲線稱為工作輪廓線,驅(qū)動塊和從動塊沿軸線的運動即代表了裂解氣閥和清焦閥的啟閉運動。
由圖中可以看出,驅(qū)動塊的工作輪廓線由兩部分組成:工作輪廓線與行程重合的豎直段、與行程有夾角的傾斜段。當驅(qū)動塊在豎直段運動時,聯(lián)動機構不旋轉(zhuǎn),稱為聯(lián)動機構休止區(qū)。當驅(qū)動塊在傾斜段運動時,將帶動聯(lián)動機構旋轉(zhuǎn),通過左側輪廓線帶動從動塊按照一定規(guī)律運動,稱為聯(lián)動機構工作區(qū)。休止區(qū)與工作區(qū)的交點稱為切換點。聯(lián)動機構設計的難點即工作輪廓線的求解,以及切換點的確認。
2.聯(lián)動機構的運行分析
因裂解氣閥與清焦閥的口徑不同,其次兩臺閥門的出口壓力不同,且切換時裂解爐出口壓力要求范圍不同。這些原因使得兩臺閥門在開關的相互作用中,行程不是簡單的線性對應關系,不能按照比例關系進行求解。但在切換時,為了維持壓力穩(wěn)定,兩臺閥門的行程是相對固定的,故本文僅以裂解氣閥關閉與清焦閥開啟過程進行舉例說明。
2.2裂解氣閥與清焦閥的運行分析
圖4為裂解氣閥與清焦閥的運行示意圖,圖中Ⅰ為聯(lián)動機構休止區(qū),Ⅱ為聯(lián)動機構工作區(qū),O為聯(lián)動機構的旋轉(zhuǎn)中心,S0為裂解氣閥全開位置, SZ為裂解氣閥全關位置,S1為切換點位置,S'1、S'Z分別為清焦閥對應裂解氣閥相應行程上的點。圖5為兩閥運行過程中,關鍵位置示意圖。從圖中可以看出,根據(jù)關鍵位置的不同,可以將工作區(qū)的運行過程分為三個階段。分別描述如下:
Ⅱ1階段:裂解氣閥部分關閉,清焦閥即將開啟;
Ⅱ2階段:裂解氣閥開度為零,清焦閥部分開啟;
Ⅱ3階段:裂解氣閥完全關閉,清焦閥完全開啟。
圖中的LA和LB分別為裂解氣閥與清焦閥的過渡區(qū)。過渡區(qū)的存在主要是閥門結構影響。
2.2各個階段壓力P1的變化分析
當裂解氣閥逐漸關閉至Ⅱ1開始時,此時清焦閥處于關閉狀態(tài),故壓力P1將逐漸升高;當裂解氣閥繼續(xù)關閉至Ⅱ1結束時,此時清焦閥即將有開度,壓力P1達到最大值;當運行至Ⅱ2階段結束時,壓力應穩(wěn)定在許用范圍內(nèi);當運行在Ⅱ3過程中時,壓力P1將逐漸降低,最終隨著裂解氣閥完全關閉時,壓力P1下降至最低。壓力P1最大值所對應的裂解氣閥行程上的點稱為臨界點。
3 結論
本文對聯(lián)動機構進行了介紹,描述了聯(lián)動機構的工作原理及使用工況,并對其動作過程進行了詳細分析,使聯(lián)動機構的運行過程簡單易懂。
通過上述對聯(lián)動機構運行過程分析可知聯(lián)動機構設計的難點即工作輪廓線的求解,以及切換點的確認。對于求解部分的介紹可以參見裂解氣閥用聯(lián)動機構的設計。
參考文獻:
[1]陸建新,丁英仁,裂解氣閥和清焦閥的選型及使用,乙烯工業(yè),2011。
[2]楊源泉主編.閥門設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1992.12
作者簡介:郭金(1985.12--);性別:男,籍貫:河北唐山,學歷:研究生,畢業(yè)于:哈爾濱工業(yè)大學;現(xiàn)有職稱:工程師;