如何應對ATOS電磁閥的氣蝕及防護?
ATOS電磁閥閥體(ti) 種類很多,常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前,要對控製過程的介質、工藝條件和參數進行細心的分析,收集足夠的數據,了解係統對調節閥的要求,根據所收集的數據來確定所要使用的閥門類型。在具體(ti) 選擇時,可從(cong) 以下幾方麵考慮:
(1)閥芯形狀結構主要根據所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。
(2)耐磨損性當流體(ti) 介質是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時,閥芯、閥座接合麵每一次關(guan) 閉都會(hui) 受到嚴(yan) 重摩擦。因此閥門的流路要光滑,閥的內(nei) 部材料要堅硬。
(3)耐腐蝕由於(yu) 介質具有腐蝕性,在能滿足調節功能的情況下,盡量選擇結構簡單閥門。
(4)介質的溫度、壓力當介質的溫度、壓力高且變化大時,應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。
(5)防止閃蒸和空化閃蒸和空化隻產(chan) 生在液體(ti) 介質。在實際過程中,閃蒸和空化不僅(jin) 影響流量係數的計算,還會(hui) 形成振動和噪聲,使閥門的使用壽命變短,因此在選擇閥門時應防止閥門產(chan) 生閃蒸和空化。
氣蝕一般出現在兩(liang) 個(ge) 階段。首先,當液體(ti) 壓力低於(yu) 液體(ti) 蒸汽壓時,在液體(ti) 中形成蒸汽泡,由液體(ti) 攜帶氣泡的邊緣層向下遊移動。其次,如果出口壓力大於(yu) 液體(ti) 蒸汽壓力,氣泡就會(hui) 破裂或爆破,同時產(chan) 生巨大的壓力衝(chong) 擊波,並通過液體(ti) 向外傳(chuan) 播,集中撞擊管道壁和閥內(nei) 零件,衝(chong) 擊到相近的金屬表麵上。氣泡破裂對金屬表麵的衝(chong) 擊類似於(yu) 微流噴射,它能以104MPa的壓力,振動和碰撞管壁。在液體(ti) 內(nei) ,當氣泡遠離金屬表麵破裂時,產(chan) 生球形壓力波,此時,碰撞壓力約為(wei) 103MPa,且微流噴射的影響未達到金屬固體(ti) 壁。如果氣泡接近金屬表麵破裂,微流噴射將直接衝(chong) 擊金屬表麵。由於(yu) 衝(chong) 擊波反複衝(chong) 擊,導致金屬表麵疲勞、撕裂和其他缺陷。氣蝕損壞表現為(wei) 金屬表麵凹凸不平和多孔現象。如果閥門出口壓力低於(yu) 液體(ti) 蒸汽壓時,蒸汽氣泡不會(hui) 破裂,液體(ti) 以氣液兩(liang) 相混合狀態存在,液流速度將繼續增大,這種狀態稱為(wei) 閃蒸(圖2)。閃蒸並不是一個(ge) 主要問題,其損害與(yu) 氣蝕不同,通常選用抗衝(chong) 蝕的閥體(ti) 和閥瓣材料,限製閥門出口流速,可大大降低和消除,延長調節閥的使用壽命。閃蒸時Pv>P2。
ATOS電磁閥壞是一種機械性的破壞。但是,在腐蝕性介質中,氣蝕會(hui) 加快腐蝕侵蝕。氣蝕發生時,微流噴射(或衝(chong) 擊波)破壞了金屬表麵的鈍化膜保護層,基體(ti) 金屬受到侵蝕,產(chan) 生化學腐蝕。衝(chong) 蝕又把產(chan) 生的腐蝕介質衝(chong) 掉,引起新的腐蝕。與(yu) 氣蝕或氣蝕腐蝕相關(guan) 的衝(chong) 蝕導致金屬進一步磨損和破壞,通過氣蝕和腐蝕的影響,材料被衝(chong) 蝕磨損(圖3)。
衝(chong) 蝕強度與(yu) 流體(ti) 流速有關(guan)
e=KVn
式中e——材料損耗
K——常數
V——流速,m/s
n——磨損指數
一般衝(chong) 蝕下,磨損指數n≈2.5,當氣蝕和腐蝕相結合影響時,磨損指數可達n=7。
氣蝕不僅(jin) 對閥門產(chan) 生機械損害,導致閥門失效,而且產(chan) 生嚴(yan) 重的噪聲。當液體(ti) 流過閥座通孔或節流孔時,會(hui) 突然加速、氣化和膨脹,在管路中產(chan) 生紊流、振動和動力噪聲。氣蝕氣泡的破裂是噪聲的主要來源,通常有氣蝕就有噪聲,噪聲量直接與(yu) 氣蝕程度有關(guan) 。因此,氣蝕對調節閥係統管路的影響相當大。
3 氣蝕的防護
3.1 材料的選擇
氣蝕破壞與(yu) 金屬的機械性能和抗腐蝕能力有關(guan) ,因為(wei) 抗氣蝕破壞主要是材料抵抗氣泡破裂時形成重疊凹坑的能力,它隨材料吸收能量的能力而改變。抗氣蝕破壞較好的材料應具備堅實和均勻的細晶粒結構,變形能力大,抗拉強度和硬度高,加工硬化性好,疲勞極限和抗腐蝕疲勞極限強度高。韌性材料抗氣蝕能力要高於(yu) 脆性材料,因此,通常可選用不鏽鋼閥門,提高抗氣蝕能力。
3.2 閥門的形式
ATOS電磁閥的形式將影響其對氣蝕的敏感性,調節閥一般有兩(liang) 種形式,即低複原閥門(如截止閥等)和高複原閥門(如球閥和蝶閥等)。這2種形式的閥門在進口壓力和壓降相同的情況下,流體(ti) 通過收縮截麵時,高複原閥門的閥後出口壓力恢複遠大於(yu) 低複原閥門。對截止閥而言,其通道的幾何形狀和湍流存在,會(hui) 產(chan) 生很大的流體(ti) 阻力,因此,在閥後出口壓力不會(hui) 恢複很多。而對球閥而言,其進口流體(ti) 阻力不大,在閥後出口壓力恢複很多,閥門的複原性可用壓力恢複係數FL表示(圖4)。
FL越接近1.0,壓力恢複越少。
3.3 壓力降的分布
壓力降分布的均勻性也對氣蝕產(chan) 生影響,可以采用幾個(ge) 串聯閥門和一係列節流孔板,把壓力降分布在幾個(ge) 串聯閥門之間或分布在一個(ge) 閥門和節流孔板之間。閥門和節流孔板沿介質流動方向的合理設置,可以經濟和地控製氣蝕。采用多級壓降和增加流體(ti) 出口麵積,可以地控製流體(ti) 速度。控製流體(ti) 速度(相當於(yu) 控製閥內(nei) 的壓力)是避免氣蝕的手段,其目的是使閥內(nei) 壓力高於(yu) 流體(ti) 壓力蒸汽壓,避免蒸汽氣泡破裂,較好的避免了閥內(nei) 的氣蝕。
閥門的壓降可以分成幾段來實現。當調節閥上的壓降產(chan) 生在多級閥瓣上時,總壓降(P1-Pn)被劃分成幾個(ge) 較小的連續壓降P2、P3、…Pn,在下一個(ge) 節流級之前,流體(ti) 壓力被允許恢複到中間壓力P2、P3、…Pn-1,一直到後的壓降Pn,使氣蝕消除在一個(ge) 較大的延伸區內(nei)