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                【閥門技術】控制閥運行中的有害現象

                上傳時間:2020年03月17日 瀏覽次數:

                     首先要說的有害現象是嚴重噪音,它會影響員工的健康和工作環境。噪音是源于閥門內部的一種癥狀,通常會影響設備的耐久性,甚至會損壞設備。閥門噪音的產生原理可以分為以下幾種:機械、空氣動力和流體動力。產生機械噪音的原因可能是閥門內部零件振動、共振、運動部件導向失準,或是間隙過大??諝鈩恿υ胍舻漠a生原因是:可壓縮介質流的機械能轉化成聲能。隨著介質減壓,釋放出的能量加速流體的流動——通常會超過音速——并產生噪音。流體動力噪音是流體流動產生的,具體情況有以下幾種:湍流與閥門及管道壁的碰撞,空泡(氣穴現象)和蒸發(閃蒸)。


                空泡(氣穴現象)

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                圖1. 籠式控制閥

                空泡總是向下游移動,當流道的橫截面積變大,介質的流速降低而壓力升高。這種情況下就會出現空泡,其內部壓力和流道內蒸汽的壓力相同,但低于周圍介質的壓力。隨后空泡會向內坍塌并消失??张莸男纬?、由空泡引起的阻塞流,以及隨后空泡在下游的坍塌并消失,這一系列過程就是所謂的空泡現象??张萏鷷r會發出爆音,無數空泡坍塌發出的噪音,就像是無數碎石從閥門中通過。這種噪音非常大,長期受其影響的人員甚至可能會因此損傷聽覺。不僅如此,空泡坍塌時會產生激波,并可能導致閥門嚴重損壞。

                閃蒸

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                圖2. 控制閥的多孔籠式閥芯

                除了坍塌并消失外,空泡也可能會變大,其結果就是原本帶有空泡的液體,迅速轉變成含有細微液滴的蒸汽,這就是閃蒸現象。閃蒸造成的損壞與空泡造成的完全不同,它可能使零部件出現若隱若現的光滑溝槽。這種損壞的產生機制與噴砂處理比較類似。在縮脈的下游,流體含有大量蒸汽和大量細微液滴。液體蒸發時體積會大幅增加,因此下游流速可能達到每秒數百英尺,高速的液滴可能沖蝕閥門零部件。閃蒸造成的損壞通常不會像空泡那樣在瞬間發生。

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                圖3. 控制閥的多孔旋塞


                解決方案






                如前文所述,各種有害現象都會影響控制閥的性能和壽命。因此我們的“smart valves”產品家族推出了若干有針對性的解決方案。比如有一種降低噪音的方法是采用籠式結構,并根據閥門工況設定配合間隙。如圖1所示。要想降低空氣動力噪音,最重要也最高效的方法就是閥門采用帶孔的控制部件,比如帶孔旋塞(圖2)或帶孔籠式閥芯(套筒)(圖3)。還有一種方法是降低出口端的介質流速。為達到此目的,最常用的措施是采用帶孔籠式閥芯、孔板或擴散器,利用它們的扼流效應提高出口端口壓力。如果噪音非常嚴重,那就有必要同時采用上述所有措施(圖4)。

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                圖4. 控制閥出口端的靜音板可以降低噪音



                提高閥門部件的耐久性

                此外還有一種在使用中得到了驗證的方法:利用熱噴涂、擴散或等離子滲氮等技術,給閥門旋塞和閥座的部分或全部表面涂覆司太立保護層,使零部件表層CA.0.1mm范圍內的硬度達到950HV,或是用熱處理方法使硬度達到55HRC。防空泡閥門的核心設計是多階旋塞(圖5)。多階旋塞的防止空泡的原理是旋塞每一階段的壓力降都被控制在臨界值以下。但這種設計的缺點是在剛開始打開閥門時,很難有效確保各階旋塞的有效扼流。為此我們采用了表面成型帶孔多階旋塞。它的結構既有主動特性,能根據閥門開度提供不同的阻力,也有被動特性,也就是帶孔籠式閥芯和孔板的扼流效應(圖6)。


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                圖5. 適用于小流量的防空泡閥

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                圖6. 具有不同扼流結構的多階防空泡閥



                閃蒸的發生是由流體各項參數決定的,而且無法利用設計完全杜絕其發生。但閃蒸的破壞效應卻能夠——而且必須——徹底消除。除了以上各種方法可以提高閥門部件的耐久性外,“Smart Valves”也可以在閥體內表面涂覆硬質涂層,以及提供耐腐蝕襯墊(圖7);角閥(圖8);以及帶有保護性籠式閥芯的閥門(圖9)。


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                圖7. 針對閃蒸工況的旋塞閥

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                圖8. 針對閃蒸工況的角閥

                電話: 021-52371899 / 62258333 / 62761999 / 52396616
                公司地址:上海市長壽路1118號悅達國際大廈B-21H
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