避免閥門的汽蝕損害 判斷閥門汽蝕損害的三種方法|資料

本文比較分析了三種控制閥汽蝕損害的診斷方法，建議在閥門選型時，充分利用法則，控制出口流速，避免或降低閥門的損壞程度。

　　控制閥在流體工業(yè)中發(fā)揮著重大作用。如今，隨著裝置節(jié)能減排、提高效益、連續(xù)穩(wěn)定運行、減少控制閥備件、快速的售后服務響應等要求的逐步提高，用戶愈來愈重視如何優(yōu)化、選擇及使用控制閥這一問題。這是由于控制閥在裝置中扮演執(zhí)行器的角色，直接決定著裝置的運行狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計，因控制閥自身故障而導致裝置停車的比例高達65%，控制閥選型的好壞也決定了其生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。

　　回顧近5年來，控制閥技術(shù)發(fā)展迅速，一些世界領(lǐng)先級控制閥廠家紛紛推出了在特殊情況下應用的閥門，例如耐高溫、高壓差、汽蝕、閃蒸、部分顆粒介質(zhì)磨蝕、高噪音等工況；同時，智能診斷型定位器陸續(xù)問世，通過定位器可以對閥門進行良好的實時檢測、提供維護報警信息、優(yōu)化閥門使用。毋庸置疑，上述技術(shù)的提高，大大保證了裝置的穩(wěn)定運行，減少了許多薄弱環(huán)節(jié)。但是我們?nèi)绾尾拍苷_計算選擇并使用閥門呢？

　　根據(jù)使用經(jīng)驗可知，在苛刻工況中，汽蝕經(jīng)常造成閥門內(nèi)件損壞，并伴有高噪音、內(nèi)件振動、阻塞流等情況發(fā)生，在閥門計算選型時，如何減小、避免汽蝕的發(fā)生至關(guān)重要。目前，閥門制造商對汽蝕的評估方法不盡相同，本文圍繞KE法、δ法和XFz法，主要針對如何減少、避免汽蝕和閥門的正確選型應用進行了分析。

　　控制閥汽蝕

　　控制閥汽蝕現(xiàn)象是指介質(zhì)流經(jīng)閥內(nèi)腔縮流處時，流速最大，壓強能最低，如果這時的壓力低于介質(zhì)的飽和蒸汽壓，液體氣化，部分轉(zhuǎn)變成含蒸汽或氣體的氣泡；當介質(zhì)流過縮流處后，壓力升高，如果超過飽和蒸汽壓值，汽泡發(fā)生破裂，重新由氣(汽)相變?yōu)橐合啵@個過程稱為汽蝕或空化(Cavitation)(如圖1)。當汽泡爆裂時，噴射釋放巨大的能量，并產(chǎn)生振動波，實驗證明，150μm直徑的汽泡破裂，液滴噴射速度達到400km/h，產(chǎn)生的瞬間爆破壓力可達數(shù)千公斤，對閥內(nèi)件表面造成嚴重沖擊和侵蝕磨損(圖2)，同時還會導致劇烈振動和高噪音、阻塞流的發(fā)生。出現(xiàn)嚴重汽蝕時，在很短的時間內(nèi)，閥內(nèi)件將被損壞或者閥門的工作特性將發(fā)生改變。

　　閥門學者從微觀學角度通過水做實驗用數(shù)學模型證明了上述汽蝕過程，其中汽泡壓力平衡方程式為：

　　Pg+Pv=2α/R+P

　　R為汽泡的當量半徑，α為轉(zhuǎn)換常數(shù)，2α/R代表氣泡表面張力分量部分，Pg為汽泡內(nèi)蒸汽或氣體壓力，Pv是介質(zhì)飽和蒸汽壓，P代表汽泡所處環(huán)境壓力。其中，Pg和R是汽泡內(nèi)所含氣體、蒸汽含量以及汽泡體積大小的變量，這些參數(shù)的引入表明，當介質(zhì)流動狀態(tài)由穩(wěn)定變?yōu)榱鬟^閥門內(nèi)腔縮流處變成湍流不穩(wěn)定狀態(tài)時，介質(zhì)分子或液滴表面張力趨勢的變化，通常流體由穩(wěn)態(tài)到不穩(wěn)定湍流流動狀態(tài)變化時，分子表面張力要有一個數(shù)量級的降低。R則代表了汽泡在破裂前體積膨脹的變化過程。從微觀公式中不難看出：在一定溫度、壓力條件下，汽泡所處外部壓力和介質(zhì)飽和蒸汽壓是導致汽泡破裂、產(chǎn)生汽蝕的主要參數(shù)指標。