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1、云南大学学报(自然科学版),2009,31(S2):159~162CN53-1045/NISSN0258-7971JournalofYunnanUniversity控制阀产生空化现象之探究李炜(重庆世壮仪器仪表有限公司,重庆400700)摘要:探究控制阀产生空化现象的机理,分析空化的破坏作用,提出应对空化破坏的具体措施.关键词:控制阀;冲刷;闪蒸;空化中图分类号:TQ0558文献标识码:A文章编号:0258-7971(2009)S2-0159-04控制阀是工业过程控制系统中由动力操作的闪蒸和空化现象.当压力为P1的液体流经节流孔装置形成的终端元件.在火力
2、发电厂主锅炉供水、时,流速突然急剧增加,而静压力骤然下降,当节流合成氨、尿素工业等控制系统中的高压管路中,控处的压力PVC等于或低于该液体在入口温度下的制阀起着控制介质流量、稳定生产过程、优化控制饱和蒸汽压力PV时,部分液体中的气核即膨胀汽状态的重要作用.由于高压的存在,常使控制阀出化形成气泡.节流后如果出口压力P2低于该液体现冲刷、闪蒸和空化的现象,不但影响控制阀的选的饱和蒸汽压力PV,则液体中的气泡就不会破裂,择计算,还引起噪音、振动和材质的损坏,大大缩短而是夹在液体中形成汽液两相共存的现象,这种现控制阀的使用寿命,使其可靠性降低,进而引起工象称之为闪蒸.产生闪蒸时,对节
3、流件已开始有侵艺系统装置的生产效率大幅度下降,严重时可能导蚀破坏作用,主要表现为受侵蚀面有光滑明亮的斑致整个过程控制系统的完全瘫痪,因此这是一个不痕,如同被平滑抛光一样,发生闪蒸时会产生阻塞可忽视的问题.流(即液体介质中产生了气泡),使控制阀流量减本文从空化现象的发生过程出发,分析了空化少,并产生呼啸噪声.对控制阀的破坏作用,探究了生产过程中容易被忽如果产生闪蒸后,出口压力P2不是保持在饱视的空化现象的形成机理,并提出对策.和蒸汽压力PV以下,而是在节流之后流速减小,导致P2急剧回升,当压力回升至等于或高于饱和1冲刷、闪蒸和空化蒸汽压力PV时,气泡就会产生爆裂并转化为液控制
4、阀在控制高压液体时常常出现冲刷、闪蒸态,释放出巨大的能量,对节流件产生极大的冲击和空化现象.高压液体对节流件的直接作用所产生破坏作用,据测算,气泡破裂的瞬间压力可高达的破坏,称之为冲刷.冲刷与控制阀的开度密切相300MPa,这个过程称之为空化现象.所以空化现关,在小开度时,流速最快,冲刷最严重,此时液体象是一种两阶段现象:第一阶段是液体内部形成气中无气泡的产生,冲刷的结果是节流件呈流线型凹泡,即闪蒸阶段;第二阶段是气泡的破裂,即空化阶槽.随着控制阀开度的增加,流速减缓,冲刷的破坏段.作用逐渐减小.所以,为防止液体冲刷对节流件的2空化的破坏作用损坏,应避免控制阀在小开度工作.
5、正常情况下,作为液态的介质,流入、流经、流在产生空化作用时,在节流处的后面,由于压出控制阀时均能保持液态.图1为节流装置模拟实力回升,升高的压力压缩气泡,达到临界尺寸的气验模型.研究表明,液体介质在高压条件下会产生泡开始变为椭圆形,接着,气泡的上表面开始变平,收稿日期:2009-06-04作者简介:李炜(1968-),男,重庆人,工程师,主要从事控制阀设计工作;E-mail:dmlfr@163com160云南大学学报(自然科学版)第31卷15min内持续大于115dB便对人的健康产生有害影响.控制阀噪音严重时出现呼啸声和尖叫声.改善噪音
6、状况有以下方法:消除噪音源;采用特殊结构的低噪音控制阀;采用消音器或隔音材料隔绝噪音;改变工艺条件(即降低液体温度,或在一定的差压下,提高阀后压力或降低阀前压力);阀前或阀后安装限流板,吸收一些压降,使阀上压降低于液体的饱和蒸汽压力;节流件选用抗气蚀的材料,如图1节流断面示意图6YC1硬质合金或不锈钢堆焊司太莱合金;选用多Fig1Schematiccross-sectioncutting级降压控制阀或叠片式高压控制阀等都是防止噪音的有效办法.22振动空化作用还带来阀芯的振动.阀芯的振动包括固有频率谐振产生的振动、垂直振动、水平振动.阀芯的固有频率谐振产生的振动一般
7、发生在压差较小的场合,它会引起阀芯的机械破坏.阀芯的垂直振动来自流体对阀芯的垂直撞击,特别是流闭的单座阀,在接近关闭时,流体猛烈撞击阀芯,产生激烈的振动.所以此种工况尽量不选用流闭型,确因管道布置等原因,必须避免在小开图2高、低恢复性控制阀的压力情况比较度工作.Fig2Thepressurecomparisonofhighandlowrecov阀芯的水平振动来自流体对阀芯的水平撞击,erycontrolvalve易造成阀芯与导向套之间的机械磨损以致最后损坏,改善水平振动可在阀芯与导向套之间采用表
