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,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,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,调节阀规格,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,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,调节阀哪家好,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。
随着现代科学技术和现代工业的飞速发展,流过高温流体的管路系统日益增加,高温调节阀的应用越来越广泛。 管路系统的要求及新材料和新工艺的出现,开拓了高温调节阀的应用领域。由于高温条件下材料的各种物理性能、机械性能都将发生变化,致使高温调节阀在结构设计和材料选择上与低温调节阀或常温调节阀相比具有很大的差别。经过我们的不断研究,总结出了高温调节阀制造中应注意的几个关键问题。
1 材料的机械性能
高温条件下,材料的力学性能将发生明显的变化。主要表现为两个方面,一是强度的改变;二是全属材料的变形性质的变化。图1为碳素钢在不同温度下的强度、塑性、弹性模量和波桑比的指标。
高温条件下材料的硬度也将发生变化,这对于调节阀门密封面来说是很重要的。调节阀的使用温度超过450℃,调节阀介绍, 设计时还得考虑材料的蠕变和断裂性能。高温条件下受载的阀门零件(应力值大于物理蠕变极限)除发生弹性变形外,还会发生不可回复的蠕变。即使应力低于相应 温度条件下材料的屈服限,也会发生这样的变形。当温度不变时,应力大者蠕变速度大;应力不变时,温度高 者蠕变速度高。由此可见,对于同一种材料,蠕变速度为应力和温度的函数。在高温调节阀制造中,宿迁调节阀,温度是由管路系统的参数决定的,材料的选择又受到介质的腐蚀 性能等条件的限制,所以常常碰到的问题是如何确定许用应力。如果按不发生蠕变的应力水平(物理蠕变极限)为条件设计调节阀的零件,将使得零件重而不经济。 所以在掌握材料的蠕变速度的基础上,要选择一个应力,使得调节阀在正常使用寿命下,总的蠕变不致于发生断裂或不致于因变形妨碍运动件相互间的运动。
应力水平的这择是以保证在使用寿命期内,材料的蠕变不致影响调节阀的使用功能为基本条件的。例如,用于石化高温管路系统的调节阀,要求在20000h内总 的应变值为1%;而核电站用调节阀则要求在300000h内总的应变值为1%。使用寿命不一样的调节阀,设计时应根据各自允许的蠕变速度来选择相应的许用 应力。
高温载荷作用下,调节阀零件的另一种失效形式是断裂。金属抵抗高温断裂的能力用“长用强度”或“持久强度”来衡量,材料的持久强度与使用温度、加力时间及 所受应力的大小有关。图4是铬钼钢的断裂应力与断裂时间的关系。调节阀零件往往会发生这样的情形:工作应力小于蠕变极限时,并不发生较大的蠕变,但零件却 在长期高温载荷下发生了断裂。因此,设计中应比较材料的蠕变性能和断裂性能,选择其中较低的许用应力。
2 热胀量的差别
导致热胀量差别的原因主要有材料热胀系数、零件承受热载的差别和零件所处约束条件的差别,这些差别在高温调节阀制造中应仔细考虑。当热态流体进人一个冷态 调节阀时,阀芯被热态流体所包围,而阀芯的散热仅靠与其相连接的具有较小横截面的阀杆,因此.阀芯能很快地达到管线流体的温度。阀座几乎是与阀芯同时加热 的,因阀座的散热条件较阀芯为好和阀体的线胀量常常小于阀座的径向膨账。其它零件也有类似的情况。因此,用于高温介质下的调节阀零件间的工作间隙应增大, 这样在实际工作温度下,防止了擦伤和卡死。间隙的增加量是由材料的线膨账系数、使用温度、应力等条件决定的。当然对于某些调节阀来说(如柱塞阀)、随着间 隙的增加,使得调节阀的有效使用温域变小,在室温或低温条件下会出现泄漏。
调节阀适用范围很广泛,而且还有另外一个称谓:控制阀,特别是在工业自动化过程控制领域中深受重视,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的终控制元件。一般由执行机构和阀门组成。
如果按行程特点,调节阀可分为直行程和角行程;按其所配执行机构使用的动力,可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种;按其功能和特性分为线性特性,等百分比特性及抛物线特性三种。调节阀适用于空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。英文名:control valve,位号通常FV开头。调节阀常用分类:气动调节阀,电动调节阀,液动调节阀,自力式调节阀。
调节阀是如何进行分类的?
调节阀按行程特点可分为:直行程和角行程。直行程包括:单座阀、双座阀、套筒阀、笼式阀、角形阀、三通阀、隔膜阀;角行程包括:蝶阀、球阀、偏心旋转阀、全功能超轻型调节阀。
调节阀按驱动方式可分为:手动调节阀、气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀,即以压缩空气为动力源的气动调节阀,以电为动力源的电动调节阀,以液体介质(如油等)压力为动力的液动调节阀;
按调节形式可分为:调节型、切断型、调节切断型;
按流量特性可分为:线性、对数型(百分比)、抛物线、快开。