控制阀产生气蚀原因及解决方案

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1之前介绍黄铜带表消声91视频看看簧色使用注意事项，现在介绍控制阀产生气蚀原因及解决方案引言

控制阀产生气蚀原因及解决方案控制阀在工业过程控制中起着重要的作用，但是在液体压力或流量控制中常会遇到控制阀闪蒸和气蚀的问题。气蚀将在破坏控制阀和管线的材质，直接影响控制阀的使用寿命和工艺控制的安全。本文从控制阀闪蒸和气蚀产生的原因分析入手，提出几项避免控制阀产生气蚀的方法。引超控翻阀气蚀的原因，除了控制阀前后高压差等系统剧定工况，主要为线性流量特性的控制阀在小开度时流量变化极大，在高压差工况下小开度时抗气蚀性能差，具体在该控制阀结构上存在以下不足：

  1、阀笼节流孔节流效果差
    阀笼节流孔直径2 mm，单}L面积3. 14 mmz，而节流孔遍布阀笼四周，数量39个，总流通面积约122 mm2．而振动时．阀座密封面间隙高度不足o．2 mm，阀座密封面处直径约p31 mm，总流通面积不足6 mm'，控制阀小开度开启时，受阀笼和阀杆间隙影响，阀笼底部一圈18个节流7L对节流的影响较大，通流面积仍高于密封面间隙，阀笼节流效果很差。
    2)阀芯头部节流孔节流效果差
    节流孔直径≠2 mm，单孔面积3.14 mmz而节流孔遍布阀芯头部四周，数量48个，总流通面积约150 mm2，阀芯头部靠近密封面一圈12个节流孔对节流的影响较大．通流面积仍远高于密封面间隙，节流效果很差，见图7-16。


    图7-16控制阀关闭接近全关时内件结构图
    3)阀笼与阀座中心存在偏差
    阀笼中心靠阀盖上的凸台定位，而阀座中心靠阀体定位，阀盖和阀体配合轴线也有误差，终阀笼和阀座中心偏差很难保证，阀芯与阀笼导向的间隙将无法保持均匀，控制阀功作过程中，流体在四周不均匀的通道中高速流动更容易产生气蚀等现象。
    (4)控制阀的改进措施
    因NPS 2控制阀整体更换后，需要对相关管线进行高压试验，条件苛刻很难实现，决定改造控制阀内件来消除控制阀的振动。
    根据和控制阀制造厂家研究（该控制阀由美国DRESSER制造），决定改进控制阀的流量特性来消除振动，使控制阀在小开度时．阀门的流量十分微小，控制阀常开即可以满足压力维持的功能；另外因为控制阀在关闭过程中流量本身的变化很小，控制阀的密封面处压降和流量变化很小，控制阀能够平稳开肩和关闭。
    对控制阀内部零件具体改进内容：
    ①在阀芯上加装弹性密封环，当控制阀微小开度时，密封环起到一定的节流作用，使控制阀流量降低．使阀座处压降减小，有利于消除振动现象；阀杆径向受到弹性力的作用，能减小阀杆在径向上的偏动，使流体在更均匀的间隙中流动，减缓紊流现象。
    ②对阀笼节流孔进行更改减少阀笼下部的节流孔数量．减小阀笼下部的节流孔直径．使控制阀小开度流量降低。
    ③对阀芯头部节流孔进行更改，减小阀芯头部密封面附近的节流孔数量、减小阀芯头部密封面附近节流7L的直径，使控制阀小开度流幂降低．改进后的流量特性曲线如图7 17所示。7-17控制阀改造后流量特性
    ④在阀座上增加边缘凸台，凸台和阀笼紧密配合，能够有效减缓控制阀产生振动时的振动强度；同时阀笼和阀廑保持同轴，能促进阔杆和阀座的同轴度。
    控制阀改造前后内部零件对比和改造前后阀芯外观对比见图7 18。
    (5)控制阔改进后的效果
    现场更换阀门2-63332-PC,V25的内部组件后，该控制阀小开度常开控制DC压力，压力控制平稳，选取改进后30 min的压力曲线，改进前30 min的压力曲线，压力区间都为1_O MPa—l.1 MPa，对比两条曲线可以发现，改进后控制阀处于全开状态，避免了经常性的启闭动作，可以大限度地避免振动现象的出现；改进前控制阀频繁动作，易于导致振动现象出现，振动一旦出现，控制阀频繁的开启能对管道进行不断的冲击性的破坏。控制阀改造前后除气冷凝器的压力曲线见图7 1 9。

控制阀在工业过程控制中起着重要的作用，但是在液体压力或流量控制中常会遇到控制阀闪蒸和气蚀的问题。气蚀将在破坏控制阀和管线的材质，直接影响控制阀的使用寿命和工艺控制的安全。

2 气蚀产生的原因

在一个大气压环境中，水在100℃时沸腾，水从液态转化为气态，整个水体内部不断涌现大量气泡，并逸出水面。在常温下(20℃)，若使压强降低到水的饱和91视频WWW免费下载压强2.4kPa(压强)以下时，则水也沸腾。通常将这种现象称为空化，以示和真正的沸腾相区别，此时水中的气泡称为空泡。常把在管道中由于低压产生的空化叫做闪蒸。当管道中的空泡进入压强较高的区域时将突然溃灭，空泡溃灭的时间仅是毫秒级，空泡在溃灭时形成一股微射流，局部压强可达到800MPa，这会使壁面材料疲劳损坏。这种现象91视频看看簧色称之为气蚀或空蚀。

现以水为例说明控制阀产生气蚀的原因。控制阀阀芯处截流，使过流断面减小，由1-1到2-2过流断面的总流伯努利方程：其中：z1为过流断面1-1的形心高度;z2为过流断面2-2的形心高度;g为重力加速度;p1为过流断面1-1的形心处的压强(绝压);p2为过流断面2-2的形心处的压强(绝压);υ1为过流断面1-1的形心处的流速;υ2为过流断面2-2的形心处的流速;Y为液体的重度;hL为总水头损失。

因1-1和2-2的过流断面的形心位置于同一水平线上(若不在同一水平线上，因1-1到2-2距离较近可近似认为在同一水平线上)，即z1=z2，所以有，那么p2=，随着过流断面2-2的减小，将增大，γhL也将随之增大，当增大到一定值时，p2将低于其所在温度下的水的饱和蒸气压，这时水将气化产生空泡(即闪蒸现象)。当含有空泡的水从过流断面2-2流至3-3时，由于过流断面突然增大，υ3将减少，那么p3将大于水的饱和蒸气压，水中包含的空泡将被溃灭，这就是气蚀。



3阻塞流的产生及影响

上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,水91视频看看簧色控制阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，对于不可压缩流体，由能量守恒原理可知，控制阀上的水头损失，式中，hL为控制阀上水头损失;ε为控制阀局部水头损失因数(随阀门开度面变化);g为重力加速度;υ为流体的平均速度，υ=Q/S;ρ为流体密度;p1为控制阀上游取压口的压力(压力);p2为控制阀下游取压口的压力(压力);Δp为控制阀上、下游取压口的压力差，Δp=p1-p2;Q为流体体积流量;S为控制阀流通面积。

所以上面水头损失的等式可变为

当控制阀开度不变的情况下，如果保持控制阀前压力不变，当逐渐减少控制阀后压力时，流过控制阀的流量将随等比增大。但是当控制阀后压力减小到一定数值时，阀前阀后差大于时，流过控制阀的流量不再随等比而增大，这时的流态被称为阻塞流。

阻塞流不一定会发生闪蒸(空化)或气蚀现象，但闪蒸或气蚀一定发生在阻塞流情况下，所以阻塞流是产生闪蒸或气蚀的必要条件，如果避免了阻塞流的产生就从根本上避免气蚀产生。GB/T17213.2标准中判断是否为阻塞流的依据是Δp与之间的关系，当FFpv)时为非阻塞流，当时为阻塞流。

其中，Δp为控制阀上、下游取压口的压力差p1-p2;p1为控制阀上游取压口的压力(压力);p2为控制阀下游取压口的压力(压力);FL为无附接管件控制阀的液体压力恢复系数;FF为液体临界压力比系数;pv为入口温度下液体的饱和蒸气压力(压力);pc为热力学临界压力(压力)。

4避免气蚀产生的方法

要从根本上避免气蚀需避免阻塞流，根据阻塞流判断公式可知，要为了使成立，应当减小Δp和FFpv，增大FL和p1;所以可以用以下几种方法避免气蚀的产生。

1)降低介质的饱和91视频WWW免费下载压

根据GB/T17213.2说明，FF可由公式FF=0.96-0.28近似求得，且可知0.65

2)串联控制阀

通过2个串联的控制阀共同实现流量和压力控制是避免气蚀产生的有效方法。串联的本质意义在于它减小了Δp。设2个串联控制阀中第1个阀阀后压力为pm，则对控制阀1来说Δp1=p1-pm，对控制阀2来说Δp2=pm-p2，Δp1=Δp2-Δp2。所以通过合理的选择pm可以用两个串联的控制阀来替换一个会产生气蚀的控制阀。

3)选择控制阀的阀内件类型和流向

FL是无附接管件的液体压力恢复系数。该系数表示阻塞流条件下阀体内几何形状对阀容量的影响。它定义为阻塞流条件下的实际大流量与理论上非阻塞流条件下的流量之比。系数FL可以由符合GB/T17213.9的试验来确定。在GB/T17213.2中列出了几种常用类型的控制阀的FL值。从表中91视频看看簧色可知不同类型的控制阀的FL值不同，即使相同类型的控制阀，其阀内件类型不同或流向不同，其FL值也不相同。91视频看看簧色通过选择不同类型的控制阀，并选择合适的阀内件类型和流向，来使FL较大，这样也可以避免阻塞流的产生。如蝶阀的FL均小于0.7，球形柱塞型阀芯流开式控制阀的FL为0.9。

4)提高控制阀阀前阀后压力

这里所说的提高控制阀阀前阀后压力，指的不是改变Δp的值，因为有时工艺状况要求的Δp必须是某一数值，在这种情况下，提高控制阀阀前阀后压力实际上就是改变控制阀的安装位置。例如在长距离输水路线上，如果在某一条线路上，必须完成Δp的压降，如果控制阀安装在终点附近，若终点要求压力接近大气压力，那么p1=Δp+p0(p0为大气压力)。但是如果91视频看看簧色将控制阀的位置向上游移动单位长度，由达西公式推导出，液体在单位长度上的压力损失为其中：pL为压力损失量;λ为沿程摩阻因数;l为管线长度;d为管线直径;υ为管线内流体流速。所以，将控制阀位置上移后的阀前压力可用p1=Δp+p0+pL表示，这样就在Δp保持不变的情况下增大了阀前阀后的压力，也可以避免阻塞流的产生，来防止气蚀出现。



5)选择多级控制阀

GB/T17213.17标准中提供了多级控制阀的计算方法。多级控制阀就像将多个串联的控制阀做成一个控制阀一样。同时，从GB/T17213.17标准可以看出，多级控制阀的液体压力恢复系数FL≥0.97，所以在相同的压力、压差情况下也避免了气蚀的产生。需要说明的是，使用多级控制阀时，阻塞流的判断公式与普通控制阀不同，在GB/T17213.17标准。

5 结语

阻塞流是气蚀产生的必要条件，本文列举了多种方法来避免阻塞流的产生，从而避免产生气蚀。在实际设计过程中，设计者应当根据工艺状况和经济投入情况选择一种或多种方法并用的方式来避气蚀产生。与本产品相关论文：斯派莎克91视频WWW免费下载91视频看看簧色在化纤管路应用