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调节阀选型中气蚀、堵塞、噪音问题的解决办法
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生产过程自动化是大规模工业生产中保证效益和质量的重要手段。在生产过程自动化中,用来控制流体流量的调节阀已遍及石油、化工、电站、轻工、造纸、医药、船舶、市政等行业的工业自动化系统中。调节阀在稳定生产、优化控制、维护及检修成本控制等方面都起着举足轻重的作用。因此,如何选择和应用好调节阀,使调节阀在一个高水平状态下运行是一个关键的问题。以下主要对调节阀的闪蒸、气蚀、防止堵塞、嗓音等间题做分析探讨。

1 调节阀的闪蒸和气蚀

气蚀是一种水力流动现象,气蚀的直接原因是管道流体因阻力的突变产生了闪蒸及空化。当流体流经调节阀节流口时,流速突然急剧增加,根据流体能量守恒定律,流速增加静压力便骤然下降,出口压力达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压时,部分液体就汽化为气体,形成蒸汽与气体混合的小汽泡,气液两相共存的现象,此既为闪蒸的形成。如果下游压力恢复到高于液体的饱和蒸汽压力,汽泡在高压的作用下,迅速凝结而破裂,汽泡破裂的瞬间形成一个冲击力,此冲击力冲撞在阀芯、阀座和阀体上,使其表面产生塑性变形,形成一个个粗糙的蜂窝渣孔,此种现象即是空化,这便是气蚀形成的过程。因此气蚀现象将导致严重的噪音、振动、材质的破坏等。

1.1 选型

(1)选用压力恢复系数小的阀门

在工艺条件允许的情况下尽量选用压力恢复系数小的阀门,如球阀蝶阀等。如果工艺条件必须使调节阀的压差 △P>△PT(产生空化的临界压差),可以将两个调节阀串联起来使用,这样每个调节阀的压差 △P 都小于 △PT,空化便不会产生。如果阀的压差 △P 小于 2.5MPa,一般不会产生气蚀,即使有气蚀的产生也不会对材料造成严重的损坏。

(2)选用角形调节阀

由于角形阀中的介质直接流向阀体内部下游管道的中心,而不是直接冲击体壁,所以可大大减少冲击阀体体壁的饱和气泡数量,从而减弱了闪蒸破坏力。

1.2 材料的抗气蚀性能

从气蚀的直接结果看,造成损伤是因为材料硬度不足以抵抗气泡破裂而释放的冲击力,所以从这个角度我们可以考虑采用高硬度材料,一般常用的方法是在不锈钢基体上进行堆焊或喷焊司太莱合金,在流体气蚀冲刷处形成硬化表面。当硬化表面出现损伤后,可以进行二次堆焊或喷焊,这样便能增加设备的使用寿命,同时也减少了企业的维修费用。

1.3 调节阀结构

既然空化是因为压力的突变所引起,而系统要求的压降又不能降低,可以采用将一次大的压力突变分解为若干次的多级阀芯结构(如图 1),这种结构的阀芯可以把总压差分成几个小压差,逐级降压,使每一级都不超过临界压差。或设计成特殊结构的阀芯、阀座,如迷宫式阀芯、叠片式阀芯等,都可以使高速流体在通过阀芯、阀座时每一点的压力都高于在该温度下的饱和蒸汽压,或使液体本身相互冲撞,在通道间导致高度紊流,使液体的动能由于相互摩擦而变为热能,可减少气泡的形成。


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