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阀门气蚀现象如何解决?

作者: 来源: 发布于:2016-05-11 9:24:22

当控制阀被适当选择,有气蚀的风险增加,这将导致高噪声和振动水平,导致非常迅速的损坏阀的内部和下游管道。 此外,高噪音水平通常会引起振动,可能会损坏管道,仪器等设备。阀门随着时间的流逝,零部件的退化,阀产生的气蚀引起管道系统容易发生严重的损害。这种损伤大多是由振动噪声能量,加速腐蚀过程。与气蚀反映的高噪声电平的大振幅的振动所产生的汽泡附近和下游的缩流的形成和崩溃。虽然这通常发生在球阀和旋转阀在阀体内,它实际上可以发生在一个短的,高回收率的类似晶圆主体部分V型球阀,特别是蝶阀的阀的下游侧的配管。当阀门受力一个位置的时候容易产生气蚀现象,这样就容易在阀门的配管与焊接修复处泄漏,阀门就不适合此段管线。
   阀门气蚀现象及气蚀损伤产生机理的基础上,介绍了国外一些预防气蚀发生的阀门结构。主题词冲刷腐蚀,耐气蚀阀,结构一、前言阀门一旦发生气蚀,就会降低阀门的承载能力,产生振动和噪音,造成零部件的破坏,影响阀门的正常运转。气蚀损坏常常发生在决定阀阿主要性能的关键部位,如切断用阀门的关闭件,控制阀的节流阀瓣,有密封要求阀门的密封副等等。所以,研究阀门的气蚀现象已越来越受到重视。在国外,关于气蚀发生机理的研究一直非常活跃,并应用可视性实验设备观察气蚀的发生过程,对气蚀现象和气蚀损伤进行了系统的研究。阀门的流量系数和气蚀系数是阀的重要参数,这在先进工业国家生产的阀门资料中一般均能提供,甚至在样本里也印出。我国生产的阀门基本上没有这方面资料,因为取得这方面的资料需要做实验才能提出,这是我国和世界先进水平的阀门差距的重要表现之一。   
阀门的流量系数
    阀门的流量系数是衡量阀门流通能力的指标,流量系数值越大,说明流体流过阀门时的压力损失越小。  
按KV值计算式   
 式中:KV—流量系数   
Q—体积流量m3/h   
ΔP—阀门的压力损失bar   
P—流体密度kg/m3   
阀门的气蚀系数
    用气蚀系数δ值,来选定用作控制流量时,选择什么样的阀门结构型式。   
式中:H1—阀后(出口)压力m
    H2—大气压与其温度相对应的饱和蒸气压力之差m 
  ΔP—阀门前后的压差m
    各种阀门由于构造不同,因此,允许的气蚀系数δ也不同。如图所示。如计算的气蚀系数大于容许气蚀系数,则说明可用,不会发生气蚀。如蝶阀容许气蚀系数为2.5,则: 
如δ>2.5,则不会发生气蚀。   
当2.5>δ>1.5时,会发生轻微气蚀。   
δ<1.5时,产生振动。
    δ<0.5的情况继续使用时,则会损伤阀门和下游配管。
    阀门的基本特性曲线和操作特性曲线,对阀门在什么时候发生气蚀是看不出来的,更指不出来在那个点上达到操作极限。通过上述计算则一目了然。所以产生气蚀,是因为液体加速流动过程中通过一段渐缩断面时,部分液体气化,产生的气泡随后在阀后开阔断面炸裂,其表现有三:   
(1)发生噪声
    (2)振动(严重时可造成基础和相关构筑物的破坏,产生疲劳断裂) 
  (3)对材料的破坏(对阀体和管道产生侵蚀)
    再从上述计算中,不难看出产生气蚀和阀后压强H1有极大关系,加大H1显然会使情况改变,改善方法:   
a.把阀门安装在管道较低点。   
b.在阀门后管道上装孔板增加阻力。
c.阀门出口开放,直接蓄水池,使气泡炸裂的空间增大,气蚀减小。
    综合上述四个方面的分析、探讨,归纳起来对闸阀、蝶阀主要特点和参数列表便于选用。     阀门标准必须重视
 
二、气蚀形成机理..
   1.阀门中的流体状态管路内介质的运动通常有两种情况,即滞流和湍流。当表示介质流动状况的雷诺数地<2000时,流体的流动类型属于滞流’l当地>4000时,流动类型属于湍流;当地值在2000~4000时,为不稳定的过渡区,可能是滞流,也可能是湍流。图1不同型式截止阀的介质运动情况由于阀门中通道横截面积的变化和通道方向改变,使通过阀门的介质、特别是非压缩性流体混合和搅拌,形成由旋转流、卡尔涡旋和分支流复合而成的复杂湍
 
    无论是否在阀门的内部或者阀门的下游发生气蚀,气蚀区的设备会受到广泛的破坏。超薄膜片,弹簧和小截面悬臂式结构,大振幅振动可以激发振荡故障。频繁的故障点被发现在仪器仪表,如压力表,变送器,热电偶套管,流量计,采样系统。执行器,定位器和限位开关含有弹簧将遭受加速磨损,安装支架,紧固件及连接器会因振动而松动和失败。微动腐蚀,这之间发生磨损表面暴露在振动,是常见的附近空泡阀。这会产生硬的氧化物作为磨料磨损表面之间的加速磨损。受影响的设备包括隔离和单向阀,除了控制阀,泵,旋转屏幕,取样器和任何其他的转动或滑动机构。高振幅的振动也会使金属阀门零件和管道壁开裂和腐蚀。散落的金属颗粒或者腐蚀性的化学材料都有可能会污染管道内的介质,在卫生级的阀门管道上和高纯度的管道介质上都会产生重大的影响。这个也是不允许产生的。
 
    旋塞阀的气蚀破坏的预测更为复杂,不是简单地计算的阻流压降。经验表明,有可能是主液流中的压力下降到该液体的蒸气压为区域的局部汽化和蒸汽泡崩溃之前。 有些阀门制造商预测年初蚀破坏的通过定义一个初期损伤压降。 一个阀制造商的预测气蚀损坏的开始方法,是基于这样的事实,这是蒸汽气泡塌陷,导致空蚀及噪音。 厂商已确定,如果计算的噪音水平低于下列限制,将可避免重大气蚀破坏。高达3英寸的阀门尺寸 - 80分贝4-6英寸的阀门尺寸 - 85分贝8-14英寸的阀门尺寸 - 90分贝16英寸及更大尺寸的阀门尺寸 - 95分贝消除气蚀破坏的方法消除气蚀的特殊阀门设计采用分流和分级压力降"阀门分流"是把一个大的流量划分成若干小的流量,在阀的流路设计,使流量通过若干平行小开口。由于空化气泡的大小的部分是流通过的开口计算的。 较小的开口使小气泡,导致更少的噪音和更少的损害时。
"分级压力降"意味着阀门被设计为具有两个或更多个串联的调节点,所以,而不是在单个步骤中的整个压降,它采取的是几个更小的步骤。小于个别的压力降可以防止在缩流的压力,从下降的液体的蒸气压,从而消除了阀门气蚀现像。分流和在同一个阀的压力降分期相结合,可以通过以下方式获得改进的抗气蚀性。阀门修改过程中,定位的控制阀,阀的进口处的压力是较高的(如较远的上游侧,或在较低的高度),有时可消除气蚀问题。现在国务院成立了标准化管理委员会和标准局,标准化问题受到了国家的高度重视,是提高我国产品的重要手段,更是WTO进入的重要的应对措施。
    目前我国已有国标1.9万余项,地方标准2.3万余项,企标8万余项。其中采用了国际标准的占43.5%,和国际标准等同等效的仅占25%。
    阀门专业有国标约60项,行业标准180余项,不少的专用、特殊阀门尚没有国家或行业标准,急待制定。在标准制定方面,国家已制定了改革的方针政策,从管理体制、体系、运行机制和工作模式四方面着手。今后标准的制定要以企业为主、开放透明、广泛参与,增强企业领导和社会的广泛重视。     给排水工程用阀门应注意的几个问题
    给排水工程常用的阀门和其他行业一样,上海申弘阀门有限公司主营阀门有:减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,波纹管减压阀,活塞式减压阀,蒸汽减压阀,先导式减压阀,空气减压阀,氮气减压阀,水用减压阀,自力式减压阀,比例减压阀)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。以通用阀门为主,如蝶阀、闸阀、止回阀等,但也需要带有专业特点的专用阀门。如排气阀、缓闭止回阀、调流消能阀、控制阀、消防信号阀、停泵水锤消除阀(水锤消除器),防污染止回阀、消声阀等等。和国外比较,通用阀门的品种较齐全,但专用阀门品种差距较大需要填补。用于给水工程阀门的内壁涂料必须是无毒,并经省以上卫生防疫监督部门认可的才能使用。
    用于污水工程的阀门应是耐腐蚀不易堵塞的,而用于排泥则更有快速开闭直通道结构型式,如软密封闸阀;使用蝶阀时紧固螺栓应用奥氏体不锈钢,凸凹部分易挂住纤维,并宜卧装。
    操作机构宜为蜗轮蜗杆传动,并设计为自锁,即分度园导角λ要小于轮齿间的当量摩擦角φ,而且齿面侧隙要小,不然头部晃动。
    蝶阀进水管道上设置调节阀或装有水泵时不能离的太近,因为水流呈紊流状态时阀门会振动。     阀门前或后弯管太近时,因为受力不平衡,影响阀座的严密封性。
    水泵吸水管宜装中线形蝶阀,安装偏心蝶阀时应卧装为好,不然双吸离心泵进水不平衡。
    大口径蝶阀卧装时,扭矩要大0.2倍,配置阀门操作机构需注意。介质不净宜卧装,卧装时阀轴两端轴承受力条件好。
    蝶阀作为调流阀使用时,15°开度内不宜使用,会产生振动和气蚀,闸阀在小开度时,关闭速度一定要慢,不然会产生关阀水锤。
 



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