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1、—14—阀门2003年第1期文章编号:100225855(2003)0120014203电站调节阀汽蚀现象的分析与研究万胜军(哈尔滨哈锅阀门股份有限公司,黑龙江哈尔滨150046)摘要分析了调节阀使用过程中产生汽蚀的原因,并从阀门内部结构、压差分配和材料选择等方面提出了控制和减小汽蚀破坏的方法。关键词汽蚀;闪蒸;压差;内部结构中图分类号:TH134文献标识码:AAnalysisandresearchoncavitationofcontrolvalveforpowerstationWANSheng2jun(HarbinhaguoValveCo.Ltd,Harbin150046,C
2、hina)Abstract:Thearticleistoanalyzethereasonofcavitationintheuseofcontrolvalve,andbringsforwardthewaystocontrolandreducecavitationdamagefrominnerstructure、allot2tingpressuredropandchoosingmaterial.Keywords:cavitation;flashing;pressuredrop;innerstructure1概述分金属的疲劳破坏极限,同时,局部温度高达在电厂,经常可以看到调节阀、减压
3、阀及几千℃。这些“过热点”引起的热应力是产生其他节流阀的阀瓣和阀座等内部零件产生磨汽蚀破坏作用的主要原因。痕、深沟及凹坑,这些大多是由汽蚀引起的。汽蚀严重影响了阀门的使用性能和寿命。另外,汽蚀还将导致严重的振动和噪声。2汽蚀产生的原因及其影响汽蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生的一种破坏形式,分为闪蒸和空化两个阶段。当流体流经调节阀时,由于阀座和阀瓣形成局部收缩的流通面积,产生局部阻力,使流体的压力和速度发生变化(图1)。当压力为P1的流体流经节流孔时,流速突然急剧增加,静压骤然下降,当孔后压力P2达到或低A1非汽蚀状态B1汽蚀状态C1闪蒸状态于该流体所在情况下的饱和蒸
4、汽压力Pv时,部图1流体流过节流孔时压力和速度的变化分流体汽化成气体,产生气泡,形成汽液两相闪蒸会产生侵蚀破坏作用,在零件表面形共存现象,称为闪蒸阶段。在节流处后面,压成光滑的磨痕。气蚀如同砂子喷在零件表面一力逐渐恢复,升高的压力压缩气泡,使气泡突样,将零件表层撕裂,形成粗糙的渣孔般外表然破裂,称为空化阶段。气泡破裂时所有的能面。在高压差恶劣条件下,极硬的阀瓣和阀座量集中在破裂点上,产生几千N的冲击力,冲也会在很短时间内遭到破坏,发生泄漏,影响3击波的压力高达2×10MPa,大大超过了大部阀门使用性能。作者简介:万胜军(1971-),男,工程师,从事阀门设计、试验和研究工作。2
5、003年第1期阀门—15—汽蚀会引起内部零件的振动,产生噪声。图2确定,各种类型调节阀的压力恢复系数流体流经阀瓣时,会产生漩涡流,漩涡流和圆FL见表1。如果阀门压降较大时,可采用多级柱体相互作用,诱发振动,产生漩涡脱离声。减压的方式,使每一级压降都小于ΔPT。当漩涡脱离的频率与阀瓣的固有频率接近或相表1各类调节阀压力恢复系数同时,振动加大,噪声增大。如果流体流经调阀门类型阀瓣形式流动方向FL节阀产生闪蒸,就会形成有气泡存在的气、液柱塞形流开0190柱塞形流闭0180两相混合体,两相流体的减速和膨胀作用也会单座阀窗口形任意0190套筒形流开0190形成噪声。另外,空化作用时,气泡
6、破裂释放套筒形流闭0180出强大的能量,会产生高达10kHz的噪声,双座阀柱塞形任意0185窗口形任意0190气泡越多,噪声越严重。柱塞形流开0190流体流经调节阀产生汽蚀作用的同时,会角形阀柱塞形流闭0180套筒形流开0185产生阻塞流,即当阀前压力P1保持一定,降套筒形流闭0180低阀后压力P2,流经调节阀的流量增加到一球阀O形球阀任意0155V形球阀任意0157最大极限值,再降低P2,流量不再增加,这60°全开任意0168蝶阀个极限流量称为阻塞流。阻塞流产生前后,流90°全开任意0155量计算公式截然不同。产生阻塞流前AΔPQ=1161ζρ产生阻塞流后AΔPTQr=116
7、1ζρ3式中Q———阻塞流前流量,m/h3Qr———阻塞流后流量,m/h2A———节流面积,cm3ρ———流体密度,g/cmΔP———阀前后压差,MPa图2KC与FL关系ζ———调节阀阻力系数312采用适当的结构形式ΔPT———产生阻塞流的极限压差,MPa设计特殊结构的阀座和阀瓣,使高速液体3防止汽蚀破坏的方法通过阀座和阀瓣每一点的压力都高于该温度下311合理分配压差的饱和蒸汽压,并采用会聚喷射的方法,使液避免汽蚀破坏的最有效办法就是使阀门内体本身相互冲撞,在通道间发生高度紊流,使各级压降Δ
