為何MAC電磁閥應(yīng)避免在小開度下工作?

    是流程工業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過程控制的終端控制元件,。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)品質(zhì)的好壞,，將直接影響自動(dòng)過程控制質(zhì)量,。因此,，調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定的工作,，對(duì)于流程工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)而言，極為重要,。在實(shí)際應(yīng)用中,，小開度是造成閥壽命縮短的主要原因之一。那么為什么小開度會(huì)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥壽命造成影響呢?

    MAC電磁閥首先會(huì)造成沖蝕,。小開度導(dǎo)致流道間隙過小,，介質(zhì)流速過大，對(duì)調(diào)節(jié)閥閥芯,、閥座沖刷非常厲害,，將使閥的壽命成倍下降，甚至短期內(nèi)可使調(diào)節(jié)閥報(bào)廢,。

    其次,，小開度導(dǎo)致劇烈的壓力、流速變化,。當(dāng)超過調(diào)節(jié)閥的剛度時(shí),，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生劇烈震蕩。

    三,，流關(guān)狀態(tài)下工作的調(diào)節(jié)閥,，會(huì)出現(xiàn)跳躍關(guān)閉和跳躍啟動(dòng)現(xiàn)象，調(diào)節(jié)閥在這個(gè)開度內(nèi)是不能進(jìn)行正常調(diào)節(jié)的,。閥門開度如果在3%左右,，閥門閥芯密封面距離節(jié)流口太近，對(duì)于閥芯的密封面損傷很大,。

    四,，一些種類的閥門不適于小開度工作。如蝶閥,，小開度時(shí)不平衡力矩大,，會(huì)產(chǎn)生跳開、跳關(guān)現(xiàn)象,。再如氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥如果是直通雙座調(diào)節(jié)閥,，由于該類型閥門有兩個(gè)閥芯兩個(gè)閥座，平時(shí)一個(gè)閥芯處于流開狀態(tài),，另一個(gè)閥芯處于流閉狀態(tài),，這種閥門雖然對(duì)于泄漏量要求不嚴(yán)，但是閥門處于小刻度時(shí),，閥門穩(wěn)定性變得很差,，并且容易產(chǎn)生震蕩。

    總之,，如果調(diào)節(jié)閥能夠正常工作,，不被經(jīng)常沖刷,，提高閥的使用壽命，調(diào)節(jié)閥應(yīng)避免在小開度下工作,。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),，閥門刻度通常至少應(yīng)大于8%~12%，但對(duì)于高壓閥,、雙座閥,、蝶閥、處于流閉狀態(tài)的調(diào)節(jié)閥而言,，應(yīng)大于20%(線性閥)~30%(對(duì)數(shù)閥),。

    小開度引起閃蒸汽蝕

    閃蒸和汽蝕是由阻塞流引起，當(dāng)流體工質(zhì)流過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥座口的小流道縮徑處產(chǎn)生的,。當(dāng)流體工質(zhì)流過縮徑處,，流束變細(xì)收縮。流束的小橫斷面出現(xiàn)在實(shí)際縮徑處的下游,，而不是縮徑處,。在縮流斷面處，流體工質(zhì)的流速大,，流速增加伴隨著縮流斷面處的壓力大大降低,，流體工質(zhì)在下游隨著流束擴(kuò)展，速度下降,，壓力增加,。當(dāng)縮流斷面處的流體壓力低于該溫度下流體的飽和蒸汽壓力時(shí)，流束中將產(chǎn)生汽泡,，形成氣液兩相流,。如果流體在縮流斷面的下游，也就是閥門的出口壓力仍然低于該溫度下流體的飽和蒸汽壓力,，汽泡將在閥門的下游產(chǎn)生,，就造成了閃蒸現(xiàn)象。壓力越低,，汽泡產(chǎn)生量越大,，閃蒸現(xiàn)象越嚴(yán)重,。

    如果下游壓力恢復(fù)到該溫度下流體的飽和蒸汽壓力以上,，汽泡會(huì)破裂或向內(nèi)，從而產(chǎn)生汽蝕,。蒸汽汽泡破裂釋放出能量,，會(huì)產(chǎn)生一種類似于砂石流過閥門的噪聲。當(dāng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥處于小開度時(shí),，會(huì)感覺到有流體通過的噪聲,，閥體振動(dòng)也會(huì)加強(qiáng),，這就是發(fā)生了汽蝕。

    閃蒸工況與汽蝕工況相比,，閃蒸工況的氣液兩相流將在閥門縮流處后整個(gè)下游都存在,，比汽蝕工況氣液兩相流的作用時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)閥門及管道的破壞作用要大,。

    MAC電磁閥的危害主要有機(jī)械磨損和腐蝕,。一方面，汽泡內(nèi)攜帶液滴,，在流經(jīng)閥體的接觸面時(shí),，對(duì)界面有的撞擊效果，并且由于氣體的流速快,，對(duì)界面造成有角度的沖擊,，使得與汽泡接觸的閥體內(nèi)部沖蝕嚴(yán)重;另一方面，當(dāng)閥體與流體的接觸面發(fā)生機(jī)械磨損時(shí),，會(huì)破壞原有的經(jīng)過處理的金屬表面,，且由于一些工藝中介質(zhì)大多為水，其中含有氧氣,，會(huì)在金屬表面形成新的氧化物,，使金屬表面發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。

    閃蒸沖刷破壞的特點(diǎn)是受沖刷表面有平滑拋光的外形,。沖刷嚴(yán)重的地方一般在流速高處,，通常位于閥芯和閥座的接觸線上或附近，因此閥體內(nèi)件也要選擇耐沖蝕的,。

    汽蝕的危害

    汽蝕的危害主要是汽泡迅速破裂時(shí)產(chǎn)生的沖擊力,，和破裂時(shí)形成的高速射流產(chǎn)生的巨大沖擊力對(duì)金屬面產(chǎn)生*的沖蝕作用。

    如果汽泡在接近閥門內(nèi)固體表面處破裂,，釋放的能量會(huì)慢慢地撕裂材料,，在閥芯表面留下類似于煤渣的粗糙表面。如果汽泡在下游管道中破裂,，會(huì)對(duì)下游管道產(chǎn)生類似的破壞,。

    應(yīng)對(duì)方案

    解決小開度下調(diào)節(jié)閥工作問題有好多種方法，常見的大概有如下幾種,。

    MAC電磁閥根據(jù)流量方程,，當(dāng)前后壓差減小時(shí)，流量也相應(yīng)減小,，為保持閥的流量不變,，就要增大閥的開度。因此,，可以工藝管道上與調(diào)節(jié)閥相串聯(lián)的手動(dòng)閥門,，關(guān)閉至調(diào)節(jié)閥需要的工作開度為止,，或者在調(diào)節(jié)閥后增加限流孔板消耗部分壓降。這兩種方法都是增加管路上的壓降,，以便減少閥上的壓降,，因?yàn)橄到y(tǒng)總壓降等于管路壓降加上調(diào)節(jié)閥上的壓降，由于系統(tǒng)總壓降不變,，所以當(dāng)管路壓降增大時(shí),，閥上壓降必然減小。

    縮小閥口徑

    同樣根據(jù)流量方程,，直徑減小時(shí),，流量也減小，因此為保持通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量不變,，就必然要加大開度,，這樣也可避免閥在小開度下工作?？趶介y的口徑,、閥座的直徑有關(guān)，可以換一臺(tái)小檔口徑的閥,，或通過內(nèi)部縮徑,，閥體不變，換小檔的閥芯閥座實(shí)現(xiàn),。

    應(yīng)對(duì)閃蒸

    通過對(duì)閃蒸產(chǎn)生原理的分析,，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)管道的流動(dòng)特性與流體溫度一定后，對(duì)于任何閥門來說都是無法防止閃蒸現(xiàn)象的,。因此,，應(yīng)從改變下游管道流動(dòng)特性和提高閥體的耐沖蝕能力兩個(gè)方面來減小閃蒸的破壞作用。

    從設(shè)計(jì)方面考慮應(yīng)盡量提高閥門的背壓,，一是將調(diào)節(jié)閥門布置在具有較高靜壓頭的位置可以提高閥門的背壓;二是增加節(jié)流孔板或類似的提高背壓裝置,，提高閥門的背壓。

    在閥門選型時(shí)應(yīng)考慮:一是盡量選擇直行程角閥,，從閥門結(jié)構(gòu)來考慮,，角閥沒有改變流體的流向，流體的流向在閥內(nèi)仍保持自上而下,，減少了沖擊閥門表面液滴的數(shù)量,，但是直行程角閥成本較高，一般只用于工況惡劣和重要場(chǎng)合;二是可以選擇下游帶有擴(kuò)展式流通區(qū)域的閥門,，流體在經(jīng)過小縮流面時(shí),，速度達(dá)到大,，此時(shí)如有一個(gè)較大范圍的擴(kuò)流區(qū),，將會(huì)使流速迅速降低,，從而減少對(duì)閥體的沖刷;三是閥體選擇材質(zhì)硬度高的材料增強(qiáng)其抗機(jī)械磨損和腐蝕的能力，減小閃蒸的破壞作用,，對(duì)于肯定會(huì)被流體沖刷的閥內(nèi)表面的區(qū)域,，如閥座表面和閥芯采取表面鍍合金的硬化處理，提高其表面的抗沖刷能力,。

    MAC電磁閥由于汽蝕的閥后壓力可以恢復(fù)到高于液體的飽和蒸汽壓力,，因此可以通過控制閥體內(nèi)的壓降過程來消除汽蝕現(xiàn)象?？刂崎y使用多級(jí)降壓內(nèi)件,，可以把通過閥門的壓降分成數(shù)個(gè)較小的壓降區(qū)域，每一個(gè)較小的壓降區(qū)域都確保在縮流斷面處的壓力大于流體溫度對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力,，防止蒸汽氣泡的形成,。同樣，應(yīng)對(duì)必然受到?jīng)_刷的閥芯和閥門內(nèi)表面應(yīng)進(jìn)行表面硬化處理,，提高易被流體沖刷的閥芯和閥內(nèi)表面的抗沖刷能力,。

    在運(yùn)行過程中，也可以通過一些方法來降低電動(dòng)調(diào)節(jié)閥壓降,，達(dá)到防止閥門汽蝕的目的,。在大容量機(jī)組中，凝結(jié)水和凝補(bǔ)水管路中一般配置30%負(fù)荷和70%負(fù)荷調(diào)節(jié)閥,，在運(yùn)行操作中,，如果在低負(fù)荷下，使用70%負(fù)荷調(diào)節(jié)閥,，會(huì)使P降低量增大,，易產(chǎn)生汽蝕，應(yīng)嚴(yán)格按照隨負(fù)荷增加先使用30%負(fù)荷調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié),，再投入70%負(fù)荷調(diào)節(jié)閥,。可以通過關(guān)小電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥后電動(dòng)截止閥的開度,，相當(dāng)于在調(diào)節(jié)閥后增加了一個(gè)節(jié)流空板,，可以減小調(diào)節(jié)閥的必須壓降。