重慶普惠斯調節閥
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調節閥氣蝕 閃蒸機理分析和調節閥選型探討

類別:調節閥 | 作者:王晶 | 發布日期:2018-08-07 11:33:39

    高壓差液體介質工況下,調節閥易產生阻塞流,并可能發生氣蝕。這種情況下不僅影響閥門尺寸的計算,而且很可能導致嚴重的噪聲、震動和閥內件的沖刷和腐蝕,進而影響調節閥的壽命和調節性能,甚至導致整個過程工藝系統的失效和停機。因此,調節閥的氣蝕工況必須在材料選擇、閥門結構及工藝條件上進行必要的應對,規避風險。

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1、調節閥氣蝕產生機理

    液體介質在閥芯處節流時,流速增加、壓力下降,如圖1所示,P1為閥門入口壓力,Pvc為閥門縮流斷面處的壓力,Pv為液體飽和蒸汽壓。當壓力降低到液體飽和蒸汽壓以下時液體氣化,這一現象稱為閃蒸。介質流過節流處后,流速下降壓力恢復,若此時閥后壓力P2仍小于飽和蒸汽壓,則閥門僅有閃蒸工況;若壓力恢復到大于液體飽和蒸汽壓時,閃蒸產生的氣泡破裂變為液體狀態。這時氣泡破裂釋放的巨大能量會引起閥門噪音、震動及閥內件的損壞,這一現象即為氣蝕。

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調節閥壓力分布示意

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圖1 調節閥壓力分布示意 cqphs.com

    由以上分析可知,產生氣蝕的前提是閃蒸,而發生閃蒸的原因是節流引起了壓力的降低,產生閃蒸的臨界壓差,即形成阻塞流的壓差。當閥門前后壓差滿足式(1)時,阻塞流形成,閃蒸工況發生。此時閥后壓力大于飽和蒸汽壓,則產生氣蝕。 本文來自重慶普惠斯閥門

    (1) 重慶普惠斯

    式中:ΔP為閥門前后壓力差,ΔP=P1-P2;FL為閥門壓力恢復系數,;FF為液體臨界壓力系數,,此處FF未考慮管線形式因素。

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2、抗氣蝕閥門選型

2.1 閥門材料選擇

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    閥門材料的選擇不是為了消除氣蝕,而是盡可能減小或隔離其破壞。這種方法的目標是把氣蝕與閥內表面隔離開來,并硬化那些會受到氣蝕沖擊的表面,如閥座表面,選擇盡可能硬的材料或堆焊司太萊合金等。這種方式的獨立應用僅適用于氣蝕程度不高的情況。 重慶普惠斯

2.2 改變工藝條件 copyright cqphs.com

    如果能將P2升高以致于縮流斷面處的壓力不會降到蒸汽壓力以下,也就是說閥門不再被阻塞,不會發生閃蒸,那么氣蝕就可以避免了。將閥門移到下游處有較高靜壓頭的位置可以提高P2的值。增加一個限流孔板或類似的背壓裝置也能升高閥門的P2值;下游存在把氣蝕從調節閥門轉移到限流孔板處的潛在的可能性。 cqphs.com

2.3 閥門結構的選擇 內容來自cqphs.com

    多級降壓閥如多級套筒、多級軸流式閥,可以使流體在通過縮流斷面處的壓力都高于在該溫度下的飽和蒸氣壓,每一個較小壓降都確保其縮流斷面處的壓力大于飽和蒸汽壓力,進而消除了阻塞流即閃蒸,也就消除了氣蝕,如圖2所示;蛘哌x用迷宮式、疊片式等結構閥門,使閥內流體互相撞擊,進而減少氣泡的產生、消除氣蝕影響。同時選擇壓力恢復系數小的閥門,也可以減少氣蝕發生和破壞。

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多級降壓抗氣蝕原理 重慶普惠斯閥門

圖2 多級降壓抗氣蝕原理 重慶普惠斯閥門

3、抗氣蝕閥門判定方法

若已選定閥門,可以通過氣蝕系數δ定量來判斷其抗氣蝕能力和選型的合理性。 本文來自重慶普惠斯閥門

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    氣蝕系數δ是基于氣蝕等級來定義的,如圖3所示,隨著δ的減小,震動逐漸增大。圖3是在實驗基礎上獲得的,從最大可能壓差ΔP開始逐漸降低,保持上游壓力P1和溫度,測量每個噪音、震動和流量,進而獲得氣蝕系數與氣蝕程度關系圖。δi為氣泡開始形成,氣蝕開始發生的點,δc是氣蝕持續穩定發生的點,δmv為震動最大等級點。在δi和δc之間為氣蝕開始發生區,在這一區域氣蝕對閥門的損壞并不大。因此,將閥門的工作范圍限制在δc以右是一種相對保守的做法。δc和δmv之間區域為氣蝕完全發展區,在這一區域的某一點閥門開始被損壞,叫做初始破壞點。

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氣蝕系數等級示意

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圖3 氣蝕系數等級示意 copyright cqphs.com

    制造商推薦氣蝕系數限值δmr用于指定特定閥門的工作極限。由圖3可以看出,當操作工況的氣蝕系數大于δmr時,即可認為閥門適用當前工況,選型合理。但是δmr是制造商在特定閥門尺寸和壓力下的試驗結果,所以制造商給出的δmr需要對尺寸和壓力進行整定,為此引入壓力整定系數PSE和尺寸整定系數SSE,則閥門實際氣蝕限值δv為 cqphs.com

    (3)

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    式中:壓力整定系數 ,下標R表示閥門參考壓力,即試驗壓力,一般為0.69MPa,指數a為特定閥門的常數,如對于單級直通閥,初始破壞系數范圍內的a值為0.10~0.14;尺寸整定系數,,d為閥門內徑。需要指出的是,SSE的整定只在相似閥型時才有效,即同類閥門(直通閥,蝶閥球閥)且。當C/d2≥20時,需考慮閥門上下游管線變徑的影響。 重慶普惠斯閥門

當工況δ≥δv時,閥門工作在可接受的氣蝕條件下。

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4、反氣蝕調節閥 優秀產品

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