在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計中,進口調(diào)節(jié)閥的選擇是一個十分重要的問題。由于調(diào)節(jié)閥選用不當而使整個自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)失去自動調(diào)節(jié)功能的例子是屢見不鮮的。 調(diào)節(jié)閥的口徑是根據(jù)工藝要求的流通能力C來確定的。在工程計算中,為了合理選取調(diào)節(jié)閥的尺寸,就應(yīng)正確計算流通能力,否則將會使調(diào)節(jié)閥的尺寸選得過大或過小。如選得過大,將使閥門經(jīng)常工作在小開度位置,造成調(diào)宵質(zhì)量不好和經(jīng)濟效果較差,如選得過小,即使處于全開位置也不能適應(yīng)負荷的需要,使調(diào)節(jié)系統(tǒng)失調(diào)。因此必須掌握調(diào)節(jié)閥用于各種流體時的流通能力的計算公式。

調(diào)節(jié)閥在穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制、維護及檢修成本控制等方面都起著*的作用。因此,如何選擇和應(yīng)用好調(diào)節(jié)閥,使調(diào)節(jié)閥在一個高水平狀態(tài)下運行是一個關(guān)鍵的問題。以下主要對調(diào)節(jié)閥的閃蒸、氣蝕、防止堵塞、噪音等問題做分析探討。1調(diào)節(jié)閥的閃蒸和氣蝕氣蝕是一種水力流動現(xiàn)象,氣蝕的直接原因是管道流體因阻力的突變產(chǎn)生了閃蒸及空化。當流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥節(jié)流口時,流速突然急劇增加,根據(jù)流體能量守恒定律,流速增加靜壓力便驟然下降,出口壓力達到或者低于該流體所在情況下的飽和蒸汽壓時,部分液體就汽化為氣體,形成蒸汽與氣體混合的小汽泡,氣液兩相共存的現(xiàn)象,此既為閃蒸的形成。如果下游壓力恢復(fù)到高于液體的飽和蒸汽壓力,汽泡在高壓的作用下,迅速凝結(jié)而破裂,汽泡破裂的瞬間形成一個沖擊力,此沖擊力沖撞在閥芯、閥座和閥體上,使其表面產(chǎn)生塑性變形,形成一個個粗糙的蜂窩渣孔,此種現(xiàn)象即是空化,這便是氣蝕形成的過程。因此氣蝕現(xiàn)象將導(dǎo)致嚴重的噪音、振動、材質(zhì)的破壞等。1.1選型(1)選用壓力恢復(fù)系數(shù)小的閥門在工藝條件允許的情況下盡量選用壓力恢復(fù)系數(shù)小的閥門,如球閥、蝶閥等。如果工藝條件必須使調(diào)節(jié)閥的壓差△P>△PT(產(chǎn)生空化的臨界壓差),可以將兩個調(diào)節(jié)閥串聯(lián)起來使用,這樣每個調(diào)節(jié)閥的壓差△P都小于△PT,空化便不會產(chǎn)生。如果閥的壓差△P小于2.5Mpa,一般不會產(chǎn)生氣蝕,即使有氣蝕的產(chǎn)生也不會對材料造成嚴重的損壞。(2)選用角形調(diào)節(jié)閥由于角形閥中的介質(zhì)直接流向閥體內(nèi)部下游管道的中心,而不是直接沖擊體壁,所以可大大減少沖擊閥體體壁的飽和氣泡數(shù)量,從而減弱了閃蒸破壞力。1.2材料的抗氣蝕性能從氣蝕的直接結(jié)果看,造成損傷是因為材料硬度不足以抵抗氣泡破裂而釋放的沖擊力,所以從這個角度我們可以考慮采用高硬度材料,一般常用的方法是在不銹鋼基體上進行堆焊或噴焊司太萊合金,在流體氣蝕沖刷處形成硬化表面。當硬化表面出現(xiàn)損傷后,可以進行二次堆焊或噴焊,這樣便能增加設(shè)備的使用壽命,同時也減少了企業(yè)的維修費用。1.3調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)既然空化是因為壓力的突變所引起,而系統(tǒng)要求的壓降又不能降低,可以采用將一次大的壓力突變分解為若干次的多級閥芯結(jié)構(gòu)(如圖1),這種結(jié)構(gòu)的閥芯可以把總壓差分成幾個小壓差,逐級降壓,使每一級都不超過臨界壓差。或設(shè)計成特殊結(jié)構(gòu)的閥芯、閥座,如迷宮式閥芯、疊片式閥芯等,都可以使高速流體在通過閥芯、閥座時每一點的壓力都高于在該溫度下的飽和蒸氣壓,或使液體本身相互沖撞,在通道間導(dǎo)致高度紊流,使液體的動能由于相互摩擦而變?yōu)闊崮?/span>,可減少氣泡的形成。1.4氣蝕系數(shù)不同結(jié)構(gòu)形式的閥門有其不同的氣蝕系數(shù),計算公式如下:δ=H1+H2△P+V2g≈H1+10△P式中:H1—閥后(出口)壓力mH2—大氣壓與其溫度相對應(yīng)的飽和蒸氣壓力之差mΔP—閥門前后的壓差m各種閥門由于構(gòu)造不同,因此允許的氣蝕系數(shù)δ也不同,如計算的氣蝕系數(shù)大于容許氣蝕系數(shù),則說明可用,不會發(fā)生氣蝕。如蝶閥容許氣蝕系數(shù)為2.5,則:圖1多級降壓閥芯結(jié)構(gòu)當δ>2.5,則不會發(fā)生氣蝕。當2.5>δ>1.5時,會發(fā)生輕微氣蝕。當δ<1.5時,產(chǎn)生振動。當δ<0.5的情況繼續(xù)使用時,則會損傷閥門和下游配管,閥門的基本特性曲線和操作特性曲線,對閥門在什么時候發(fā)生氣蝕是看不出來的,更指不出來在那個點上達到操作極限。通過上述計算則一目了然。從上述計算中,不難看出產(chǎn)生氣蝕和閥后壓強H1有極大關(guān)系,加大H1顯然會使情況改變,改善方法:a.把閥門安裝在管道較低點。b.在閥門后管道上裝孔板增加阻力。c.閥門出口開放,直接蓄水池,使氣泡炸裂的空間增大,氣蝕減小2調(diào)節(jié)閥的堵塞在泥漿、紙漿、礦漿、燒堿等場合應(yīng)用時,閥門堵塞是常見的故障之一。除介質(zhì)不干凈造成堵卡外,管道內(nèi)的焊渣,鐵屑等也會造成閥門堵卡,因此,在這些工況下的調(diào)節(jié)閥選型必須考慮到不同閥型的防堵功能。大體要考慮以下幾個方面:(1)流路越光滑,越平穩(wěn)過渡越好;(2)根據(jù)計算,必要時應(yīng)縮小閥座直徑,以提高節(jié)流速度來提高“自潔”性能;(3)足夠剛度和推力(力矩)的執(zhí)行機構(gòu);(4)角行程類的閥遠遠好于直行程類的閥。角行程的閥克服了直行程閥流路復(fù)雜和上下導(dǎo)向易堵卡的問題,介質(zhì)流經(jīng)角行程類的閥,似乎是直接流進流出,最典型的就為“O”型球閥,就象直管道一樣,其防堵性能,(見圖2);其次就是全功能超輕型閥、蝶閥等。圖2 O形球閥流路示意圖3調(diào)節(jié)閥的噪音調(diào)節(jié)閥上的噪音是石油化工生產(chǎn)中的主要污染源。防止調(diào)節(jié)閥噪音應(yīng)從三方面入手。3.1振動產(chǎn)生的噪音振動產(chǎn)生的噪音一般來源于閥芯的振動。如當閥芯在套筒內(nèi)水平運動時,可以使閥芯與套筒的間隙盡量小或者使用硬質(zhì)表面的套筒。如閥芯或者其它的組件,它們都有一個固有振動頻率,對此,可以通過專門的鑄造或鍛造處理來改變閥芯的特性,如有必要也可以更換其他類型的閥芯。如由于閥芯振蕩性位移引起流體的壓力波動而產(chǎn)生的噪音,這種情況一般是由于調(diào)節(jié)回路執(zhí)行器等的阻尼因素引起的,對此可以重新調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)或者在閥芯位移方向上加上減振設(shè)施。3.2因高速氣流而產(chǎn)生的氣體動力學噪音目前避免氣體動力學噪音有3種方法。首先,要消除噪音源,,限制通過調(diào)節(jié)閥的流體速度;其次,采用特殊結(jié)構(gòu)的閥體,使流體通過閥芯閥座的曲折流路逐漸減速;第3,應(yīng)采用多孔限流板,它吸收調(diào)節(jié)閥后的部分壓降,從而降低通過調(diào)節(jié)閥的流速,從而達到降噪的目的。3.3防止液體動力學噪音氣蝕發(fā)生的同時還出現(xiàn)噪音和(下轉(zhuǎn)第117頁)(上接第124頁)振動,這種噪音,也叫液體動力學噪音,如何避免氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生在前面已有闡述?？傊?/span>,調(diào)節(jié)閥的選擇要因地制宜,要在實踐的過程中不斷總結(jié)和創(chuàng)新,使被調(diào)參數(shù)得到較好地控制效果,也使調(diào)節(jié)閥的使用壽命大大增長。調(diào)節(jié)閥選型問題分析