副枪氮封阀设计优化

氮封设备，由操纵闸阀、电动执行机构、压缩弹簧、指引器、单脉冲管等构件构成。关键用以维持器皿顶端维护汽体（一般为N2）的工作压力稳定，以防止器皿内原材料与气体直接接触，避免原材料蒸发、被氧化，及其器皿的安全性。尤其适用各种大中型储存罐的气封维护系统软件。该商品具备环保节能、姿势灵巧、运作靠谱、实际操作与检修便捷等特性。广泛运用于原油、化工厂等领域。

1 副枪氮封阀设计优化引言

副枪可直接获取转炉熔池信息，故广泛应用于自动炼钢系统中。一个副枪周期通常在2min内自动完成，任何化工设备故障均会导致副枪周期中断。氮封阀是副枪系统主要化工设备，副枪测量时，氮封阀由关闭状态切换到开启状态，以便副枪降到转炉内完成测量。同时，氮封阀安装在副枪口，为高温、粉尘环境。因而氮封阀在高温粉尘环境中的工作可靠性要求*。

2 副枪氮封阀设计优化氮封阀驱动机构布置优化

是一种常见对开式氮封阀简图，其左右阀板由两独立气缸驱动，为关闭状态。阀板按箭头方向旋转，阀门开启。这种结构形式的优点是：

①就单侧阀板而言，其驱动机构结构简单；

②驱动气缸布置在氮封阀阀体中部，整体结构紧凑。同时，其缺点也非常明显：

①驱动气缸布置在氮封阀阀体中部高温区，工作环境恶劣。

②单侧阀板独立驱动，任一阀板故障都会导致氮封阀无法开启；

③化工设备数量多，故障点多。

基于上述对开式氮封阀存在问题，优化其驱动机构布置：

①驱动气缸布置在氮封阀阀体侧方和②左右阀板通过连杆机构连接。优化后的对开式氮封阀优势有：

①驱动气缸远离阀体高温区，工作环境改善，化工设备维护方便；

②左右阀板由同一气缸驱动，保证左右阀板同时关闭和开启；

③化工设备数量减少，故障点减少。为优化后的对开式氮封阀简图，为关闭状态。阀板按箭头方向旋转，阀门开启。该形式氮封阀已在工程实践中应用，可在高温、粉尘环境中可靠工作。

3 副枪氮封阀设计优化氮封阀驱动力矩理论计算

阀板启闭驱动机构为连杆机构，驱动力矩是对开式氮封阀重要参数，其在阀板启闭过程中不断变化。研究阀板启闭驱动力矩的影响因素，有助于优化驱动机构各构件设计。

供氮设备，将建在罐体的取压点的物质经导压管引进检测中心，物质在检验元器件上造成一个相互作用力与与弹黄、预紧力相态。当罐里工作压力减少至小于供氮设备工作压力设置点时，均衡毁坏，使指引器阀心，开启，使阀前汽体经调压阀，溢流阀、进到主阀执行器上、下膜室，开启主阀阀心，向罐里添加N2；当罐里工作压力升到供氮设备工作压力设置点，因为预置弹黄力，关掉指引器阀心、因为主阀执行器中的弹黄功效，关掉主阀，终止供氮。

泄氮设备，该设备选用内意见反馈构造，物质立即经阀盖进到检测中心，物质在检验元器件上造成一个相互作用力与预置弹黄预紧力相态。当罐里工作压力上升至高过泄氮设备工作压力设置点时，均衡被毁坏，使阀心移位，开启闸阀，向外部释放N2；当罐里气体压力至泄氮设备工作压力设置点，因为预置弹黄力功效，关掉闸阀。

4 副枪氮封阀设计优化驱动力矩仿真分析

上节给出了氮封阀驱动力矩解析公式，研究了其影响因素。利用上节公式可求解阀板不同状态时所需驱动力矩，但求解工作量大，为此，本节借助动力学分析软件来研究氮封阀驱动力矩变化趋势。结合某工程应用，本节利用SolidWorks软件对该工程应用的氮封阀进行建模和驱动力矩仿真分析。某工程应用中，通过选定杆23长度、铰点1和2铰点位置、气缸规格和行程等，确保了氮封阀提供的最小驱动力矩为229000N·mm。现利用在Solidworks进行氮封阀建模，得到所示氮封阀模型。。两曲线峰值即为氮封阀驱动力矩极值，气缸在全行程范围内对铰点3的力矩应始终大于该力矩极值。

由设计值可知，氮封阀理论提供的最小驱动力矩大于仿真驱动力矩极值。同时，该工程应用的氮封阀工作可靠，表明氮封阀提供的驱动力矩大于工作阻力矩。

5 副枪氮封阀设计优化结论

设计优化了副枪氮封阀驱动机构的布置，改善了驱动气缸工况，减少了气缸数量，实践证明氮封阀开闭可靠性显著提高。通过理论计算和仿真分析，分别研究了氮封阀驱动力矩的影响因素和变化规律，为氮封阀驱动机构优化设计和化工设备选型提供指导。