闪蒸是不可压缩流体通过调节阀节流后,从缩流断面直至阀出口的静压降低到等于或者低于该流体在阀入口温度下的饱和蒸汽压时,部分液体汽化使阀后形成气液两相的现象,闪蒸的发生使液体的流量不再随着压降的增加而增加,出现阻塞流,闪蒸还造成气液两相流,气体和液体同时流过阀芯和下游管道,造成冲刷,其特点是阀芯呈现平滑抛光的外形。
空化是流体通过调节阀时,从缩流断面的静压降低到等于或低于该流体在阀门入口温度下的饱和蒸汽压力,部分液体汽化形成气泡,继而静压又恢复到该饱和蒸气压力,气泡破裂回复为液相的现象,这种气泡产生和破裂的全过程称为空化。气蚀是空化作用对材料的侵蚀。空化或气蚀的发生对调节阀阀芯产生很大的冲刷破坏。与闪蒸冲刷不同,气蚀冲刷使阀芯和下游管道都呈现出类似煤渣的粗糙表面。
为了避免闪蒸的发生,采用的措施主要有:
?? 一、提高材质硬度。选用硬质合金作为阀芯,调节阀厂家,或者采用在可能发生闪蒸的部位焊接硬质材料,提高材质硬度,减少冲刷。
?? 二、降低流体流速。设计合理流路,降低下游流体流速,从而降低冲刷速度,调节阀供应商,例如,在调节阀下游设置扩径管,降低流速。
??? 三、选用合适的调节阀类型和流向。不同的调节阀和流向,其压力恢复系数不一样,选用压力系数大的调节阀和流向,可防止发生阻塞流。例如,对容易汽化的液体,不宜选用高压力恢复的球阀或者蝶阀,可选用低压力恢复的单座调节阀。
??? 针对气蚀的发生而采用的措施主要有:
一、控制压降,使气蚀不发生。例如采用多级降压调节阀,使调节阀的压降分为几级,每级的压降都保证不使缩流处压力低于液体的饱和蒸汽压力,从而消除气泡的产生,调节阀价格低,使气蚀不发生。
二、减少气蚀影响。采用与防止闪蒸的发生类似的方法,例如提高材料硬度,降低流速,使气蚀发生的影响减小。
三、合理分配管路压力,提高下游压力。从设计工艺看,提高调节阀下游压力,使缩流处也相应提高,从而防止气蚀发生。例如,将调节阀安装在下游有较高静压的位置,增设限流孔板等等。
在调节阀内流动的液体常常出现闪蒸和气蚀两种现象。它们的发生不但影响口径的选择和计算,而且将导致严重的噪声、振动、材质的破坏等。在这种情况下,调节阀的工作寿命会大大缩短,对此有必要加以详细阐述。
正常情况下,作为液体状态的介质,流入、流经、流出调节阀时均保持液态。闪蒸作为液体状态的介质,流入调节阀时是液态,在流经调节阀中的缩流处时流体的压力低于气化压力Pvapor,液态介质变成气态介质,并且它的压力不会再回复到气化压力之上,流出调节阀时介质一直保持气态。其压力变化曲线如图7(2)所示。
闪蒸就象一种喷沙现象,它作用在阀体和管线的下游部分,临沂调节阀,给调节阀和管道的内表面造成严重的冲蚀,同时也降低了调节阀的流通能力。
气蚀作为液体状态的介质,流入调节阀时是液态,在流经调节阀中的缩流处时流体的压力低于气化压力,液态介质变成气态介质,随后它的压力又回复到气化 压力Pvapor之上,后在流出调节阀前介质又变成液态。可以根据一些现象来初步判断气蚀的存在,当气蚀开始 时它会发出一种嘶嘶声,当气蚀发展到完全稳定时,调节阀中会发出嘎嘎的声音,就象有碎石在流过调节阀时发出的声响。气蚀对调节阀及内件的损害也是很大的, 同时它也降低了调节阀的流通效能,就象闪蒸一样。
因此,我们必须采取有效的措施来防止或者很大限度地减小闪蒸或气蚀的发生:
① 尽量将调节阀安装在系统的很低位置处,这样可以相对提高调节阀入口P1和出口P2的压力,② 在调节阀的上游或下游安装一个截止阀或者节流孔板来改变调节阀原有的安装压降特性(这种方法一般对于小流量情况比较有效),
③ 选用专门的反气蚀内件也可以有效地防止闪蒸或气蚀,它可以改变流体在调节阀内的流速变化,从而增加了内部压力;
④ 尽量选用材质较硬的调节阀,因为在发生气蚀时,对于这样的调节阀,它有一定的抗冲蚀性和耐磨性,可以在一定的条件下让气蚀存在,并且不会损坏调节阀的内 件。相反,对于软性材质的调节阀,由于它的抗冲蚀性和耐磨性较差,当发生气蚀时,调节阀的内部构件很快就会被磨损,因而无法在有气蚀的情况下正常工作。
总之,目前还没有什么工程材料能够适应严重条件下的气蚀情况,只能针对客观情况来综合分析,选择一种相对比较合理的解决办法。