1、概述

     调节阀作为自动控制调节系统中的执行部件,在现代工业生产中得到广泛应用,其控制及通讯方式随着计算机及总线新技术的应用而发生了根本性的转变,大大提高了控制的准确度及可靠性。但在高温高压工况使用过程中,管道流体往往因设备结构设计、安装或工艺参数设计不当等原因而产生气蚀,对调节阀内件造成严重的损伤,同时引起整个系统的振动及噪声,严重影响调节阀的使用寿命及控制系统的xx性,给工业生产带来很大的隐患。

2、气蚀机理

     气蚀是一种水力流动现象,气蚀的直接原因是管道流体因阻力的突变产生了闪蒸及空化。在工艺系统中调节阀属节流部件,起变阻力元件的作用,其核心是一个可移动的阀瓣与不动的阀座之间形成的节流窗口,改变阀瓣位置就可改变调节阀的阻力特性,进而改变整个工艺系统的阻力特性。在高压差(△p>2.5MPa)时,调节阀的调节过程就是阻力的突变过程,此过程极易产生气蚀。为便于分析,将调节阀的节流过程模拟为节流孔调节式。

     可以看出进口压力为p1,流速为V1的流体流经节流孔时,流速突然急剧增加,根据流体能量守恒定律,流速增加静压力便骤然下降。当出口压力p2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压pv时,部分液体就汽化为气体,形成气液两相共存的现象,此既为闪蒸的形成。如果产生闪蒸之后,p2不是保持在饱和蒸汽压之下,在离开节流孔后随着流道截面的增大流速相应减小,阀后压力急骤上升。升高的压力压缩闪蒸产生的气泡,气泡由圆形变为椭圆形,随后达到临界尺寸的气泡上游表面开始变平,然后突然爆裂。所有的能量集中在破裂点上,产生巨大的冲击力,其强度可达几千牛顿。此冲击力冲撞在阀瓣、阀座和阀体上,使其表面产生塑性变形,形成一个个粗糙的蜂窝渣孔,这便是气蚀形成的过程。气蚀现象不仅仅存在于高压差的调节阀内部,在工业生产的很多领域都存在此现象。

3、防止气蚀的措施

3.1、类型选择

     从分析可以看出,产生气蚀是因为发生了空化,而发生空化的原因是节流引起了压力的突变,因此应避免空化的产生。而产生空化的临界压差即阻塞流形成的压差△pT为

                        △pT=FL2(p1-pvc)

                      式中FL———压力恢复系数

     在工艺条件允许的情况下尽量选用△p<△pT的阀门,即选用压力恢复系数小的阀门,如球阀或蝶阀等。如果工艺条件必须使△p>△pT,可以将两个调节阀串联起来使用,这样每个调节阀的压差△p都小于△pT,空化便不会产生。如果阀的压差△p小于2.5MPa,一般不会产生气蚀,即使有气蚀的产生也不会对阀门造成严重的损坏。