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。

　　控制閥在流體工業中發揮著重大作用。如今，隨著裝置節能減排、提高效益、連續穩定運行、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行器的角色，直接決定著裝置的運行狀態。據統計，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產品的質量和產量。

　　回顧近5年來，控制閥技術發展迅速，一些世界領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、部分顆粒介質磨蝕、高噪音等工況；同時，智能診斷型定位器陸續問世，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、優化閥門使用。毋庸置疑，上述技術的提高，大大保證了裝置的穩定運行，減少了許多薄弱環節。但是我們如何才能正確計算選擇并使用閥門呢？

　　根據使用經驗可知，在苛刻工況中，汽蝕經常造成閥門內件損壞，并伴有高噪音、內件振動、阻塞流等情況發生，在閥門計算選型時，如何減小、避免汽蝕的發生至關重要。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

　　控制閥汽蝕現象是指介質流經閥內腔縮流處時，流速最大，壓強能最低，如果這時的壓力低于介質的飽和蒸汽壓，液體氣化，部分轉變成含蒸汽或氣體的氣泡；當介質流過縮流處后，壓力升高，如果超過飽和蒸汽壓值，汽泡發生破裂，重新由氣(汽)相變為液相，這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，產生的瞬間爆破壓力可達數千公斤，對閥內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、阻塞流的發生。出現嚴重汽蝕時，在很短的時間內，閥內件將被損壞或者閥門的工作特性將發生改變。

　　閥門學者從微觀學角度通過水做實驗用數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為轉換常數，2α/R代表氣泡表面張力分量部分，Pg為汽泡內蒸汽或氣體壓力，Pv是介質飽和蒸汽壓，P代表汽泡所處環境壓力。其中，Pg和R是汽泡內所含氣體、蒸汽含量以及汽泡體積大小的變量，這些參數的引入表明，當介質流動狀態由穩定變為流過閥門內腔縮流處變成湍流不穩定狀態時，介質分子或液滴表面張力趨勢的變化，通常流體由穩態到不穩定湍流流動狀態變化時，分子表面張力要有一個數量級的降低。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飽和蒸汽壓是導致汽泡破裂、產生汽蝕的主要參數指標。