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奈東閥門（上海）有限公司
主營產(chǎn)品： 電液閥品牌優(yōu)點,直流式遙控浮球閥,泄壓閥,減壓閥 |
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2021-4-9 閱讀(3314)
調(diào)節(jié)閥選型中氣蝕、堵塞,、噪音問題的解決辦法
生產(chǎn)過程自動化是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中保證效益和質(zhì)量的重要手段,。在生產(chǎn)過程自動化中，用來控制流體流量的調(diào)節(jié)閥已遍及石油,、化工,、電站、輕工,、造紙,、醫(yī)藥、船舶,、市政等行業(yè)的工業(yè)自動化系統(tǒng)中,。調(diào)節(jié)閥在穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制,、維護及檢修成本控制等方面都起著舉足輕重的作用,。因此，如何選擇和應用好調(diào)節(jié)閥,，使調(diào)節(jié)閥在一個高水平狀態(tài)下運行是一個關(guān)鍵的問題,。以下主要對調(diào)節(jié)閥的閃蒸、氣蝕、防止堵塞,、嗓音等問題做分析探討,。
調(diào)節(jié)閥的閃蒸和氣蝕
氣蝕是一種水力流動現(xiàn)象，氣蝕的直接原因是管道流體因阻力的突變產(chǎn)生了閃蒸及空化,。當流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥節(jié)流口時,，流速突然急劇增加,，根據(jù)流體能量守恒定律,，流速增加靜壓力便驟然下降，出口壓力達到或者低于該流體所在情況下的飽和蒸汽壓時,，部分液體就汽化為氣體,，形成蒸汽與氣體混合的小汽泡，氣液兩相共存的現(xiàn)象,，此既為閃蒸的形成,。如果下游壓力恢復到高于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓的作用下,，迅速凝結(jié)而破裂,，汽泡破裂的瞬間形成一個沖擊力，此沖擊力沖撞在閥芯,、閥座和閥體上,，使其表面產(chǎn)生塑性變形，形成一個個粗糙的蜂窩渣孔,，此種現(xiàn)象即是空化,，這便是氣蝕形成的過程。因此氣蝕現(xiàn)象將導致嚴重的噪音,、振動,、材質(zhì)的破壞等。
1.1 選型
（1）選用壓力恢復系數(shù)小的閥門
在工藝條件允許的情況下盡量選用壓力恢復系數(shù)小的閥門,，如球閥,、蝶閥等。如果工藝條件必須使調(diào)節(jié)閥的壓差 △P＞△PT（產(chǎn)生空化的臨界壓差）,，可以將兩個調(diào)節(jié)閥串聯(lián)起來使用,，這樣每個調(diào)節(jié)閥的壓差 △P 都小于 △PT，空化便不會產(chǎn)生,。如果閥的壓差 △P 小于 2.5MPa,，一般不會產(chǎn)生氣蝕，即使有氣蝕的產(chǎn)生也不會對材料造成嚴重的損壞,。
（2）選用角形調(diào)節(jié)閥
由于角形閥中的介質(zhì)直接流向閥體內(nèi)部下游管道的中心,，而不是直接沖擊體壁，所以可大大減少沖擊閥體體壁的飽和氣泡數(shù)量，從而減弱了閃蒸破壞力,。
1.2 材料的抗氣蝕性能
從氣蝕的直接結(jié)果看,，造成損傷是因為材料硬度不足以抵抗氣泡破裂而釋放的沖擊力，所以從這個角度我們可以考慮采用高硬度材料,，一般常用的方法是在不銹鋼基體上進行堆焊或噴焊司太萊合金,，在流體氣蝕沖刷處形成硬化表面。當硬化表面出現(xiàn)損傷后,，可以進行二次堆焊或噴焊,，這樣便能增加設備的使用壽命，同時也減少了企業(yè)的維修費用,。
1.3 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)
既然空化是因為壓力的突變所引起,，而系統(tǒng)要求的壓降又不能降低，可以采用將一次大的壓力突變分解為若干次的多級閥芯結(jié)構(gòu),，這種結(jié)構(gòu)的閥芯可以把總壓差分成幾個小壓差,，逐級降壓，使每一級都不超過臨界壓差,?；蛟O計成特殊結(jié)構(gòu)的閥芯、閥座,，如迷宮式閥芯,、疊片式閥芯等，都可以使高速流體在通過閥芯,、閥座時每一點的壓力都高于在該溫度下的飽和蒸汽壓,，或使液體本身相互沖撞，在通道間導致高度紊流,，使液體的動能由于相互摩擦而變?yōu)闊崮?，可減少氣泡的形成。
1.4 氣蝕系數(shù)
不同結(jié)構(gòu)形式的閥門有其不同的氣蝕系數(shù),，計算公式如下：
式中：H1——閥后（出口）壓力 m,；
H2——大氣壓與其溫度相對應的飽和蒸氣壓力之差 m；
△P——閥門前后的壓差 m,。
各種閥門由于構(gòu)造不同,，因此允許的氣蝕系數(shù) δ 也不同，如計算的氣蝕系數(shù)大于容許氣蝕系數(shù),，則說明可用,，不會發(fā)生氣蝕。如蝶閥容許氣蝕系數(shù)為 2.5,，則：
當 δ＞2.5,，則不會發(fā)生氣蝕,。
當 2.5＞δ＞1.5 時，會發(fā)生輕微氣蝕,。
當 δ＜1.5 時,，產(chǎn)生振動。
當 δ＜0.5 的情況繼續(xù)使用時,，則會損傷閥門和下游配管,，閥門的基本特性曲線和操作特性曲線，對閥門在什么時候發(fā)生氣蝕是看不出來的,，更指不出來在那個點上達到操作極限,。通過上述計算則一目了然。從上述計算中,，不難看出產(chǎn)生氣蝕和閥后壓強 H1 有關(guān)系,，加大 H1 顯然會使情況改變，改善方法：
把閥門安裝在管道較低點,。
在閥門后管道上裝孔板增加阻力。
閥門出口開放,，直接蓄水池,，使氣泡炸裂的空間增大，氣蝕減小
調(diào)節(jié)閥的堵塞
在泥漿,、紙漿,、礦漿、燒堿等場合應用時,，閥門堵塞是常見的故障之一,。除介質(zhì)不干凈造成堵卡外，管道內(nèi)的焊渣,，鐵屑等也會造成閥門堵卡,，因此，在這些工況下的調(diào)節(jié)閥選型必須考慮到不同閥型的防堵功能,。大體要考慮以下幾個方面：
（1）流路越光滑,，越平穩(wěn)過渡越好；
（2）根據(jù)計算,，必要時應縮小閥座直徑,，以提高節(jié)流速度來提高“自潔”性能；
（3）足夠剛度和推力（力矩）的執(zhí)行機構(gòu),；
（4）角行程類的閥遠遠好于直行程類的閥,。角行程的閥克服了直行程閥流路復雜和上下導向易堵卡的問題，介質(zhì)流經(jīng)角行程類的閥,，似乎是直接流進流出,，最典型的就為“O”型球閥，就象直管道一樣，其防堵性能好,；其次就是全功能超輕型閥,、蝶閥等。
調(diào)節(jié)閥的噪音
調(diào)節(jié)閥上的噪音是石油化工生產(chǎn)中的主要污染源,。防止調(diào)節(jié)閥噪音應從三方面入手,。
1 、振動產(chǎn)生的噪音
振動產(chǎn)生的噪音一般來源于閥芯的振動,。如當閥芯在套筒內(nèi)水平運動時,，可以使閥芯與套筒的間隙盡量小或者使用硬質(zhì)表面的套筒。如閥芯或者其它的組件,，它們都有一個固有振動頻率,，對此，可以通過專門的鑄造或鍛造處理來改變閥芯的特性,，如有必要也可以更換其他類型的閥芯,。如由于閥芯振蕩性位移引起流體的壓力波動而產(chǎn)生的噪音，這種情況一般是由于調(diào)節(jié)回路執(zhí)行器等的阻尼因素引起的,，對此可以重新調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)或者在閥芯位移方向上加上減振設施,。
2、 因高速氣流而產(chǎn)生的氣體動力學嗓音
目前避免氣體動力學噪音有 3 種方法,。首先,，要消除噪音源，限制通過調(diào)節(jié)閥的流體速度,；其次,，采用特殊結(jié)構(gòu)的閥體，使流體通過閥芯閥座的曲折流路逐漸減速,；第 3,，應采用多孔限流板，它吸收調(diào)節(jié)閥后的部分壓降,，從而降低通過調(diào)節(jié)閥的流速,，從而達到降噪的目的。
3,、 防止液體動力學噪音
氣蝕發(fā)生的同時還出現(xiàn)噪音和振動,，這種噪音，也叫液體動力學噪音,，如何避免氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生在前面已有闡述,。
總之，調(diào)節(jié)閥的選擇要因地制宜,，要在實踐的過程中不斷總結(jié)和創(chuàng)新,，使被調(diào)參數(shù)得到較好地控制效果,，也使調(diào)節(jié)閥的使用壽命大大增長。
