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FESTO電磁閥閃蒸和氣蝕現(xiàn)象及防護(hù)措施?

  • 更新日期:2016-10-10      瀏覽次數(shù):1291
    •     FESTO電磁閥閃蒸和氣蝕現(xiàn)象及防護(hù)措施?
          FESTO電磁閥是自控系統(tǒng)中的終端現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)儀表。它安裝在工藝管道上,調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量,按設(shè)定要求控制工藝參數(shù)。調(diào)節(jié)閥直接接觸溫、壓、深冷、腐蝕等工藝流體介質(zhì),因而是Z容易被腐蝕、沖蝕、氣蝕、老化、損壞的儀表,往往給過程的控制造成困難。尤其是在液體工況下,如果調(diào)節(jié)閥上的壓差ΔP(P1-P2)大于Z大允許計(jì)算壓力降ΔPmax,那么就會(huì)產(chǎn)生閃蒸或氣蝕,這種現(xiàn)象會(huì)引起調(diào)節(jié)閥或相鄰管道結(jié)構(gòu)上的損壞,同時(shí)還可能引起整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)和噪音,嚴(yán)重影響調(diào)節(jié)閥的使用壽命和整個(gè)自控系統(tǒng)的性,給裝置帶來極大的隱患。
          FESTO電磁閥因?yàn)樗枋隽肆黧w介質(zhì)在形式上的實(shí)際變化。這種變化是從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),由于通常是在閥座口的Z大流道縮徑處或其下游的流體速度的增加而引起的。隨著流體通過縮徑,流束會(huì)變細(xì)或收縮。流束的Z小橫斷面出現(xiàn)在實(shí)際縮徑的下游被稱為縮流斷面處,如圖1所示。
          FESTO電磁閥為維持流體穩(wěn)定地流過調(diào)節(jié)閥,在截面Z小的縮流斷面處,流速是Z大的。流速(或動(dòng)能)的增加伴隨著縮流斷面處壓力(或勢(shì)能)大大的降低。再往下游,隨著流束擴(kuò)展進(jìn)入更大的區(qū)域,流速下降,壓力增加;但下游壓力不會(huì)*恢復(fù)到與調(diào)節(jié)閥上游相等的壓力,調(diào)節(jié)閥兩側(cè)的壓差ΔP表示閥門中消耗的能量。圖2為壓力恢復(fù)和低壓力恢復(fù)調(diào)節(jié)閥的壓力變化曲線,反映了由于較大的內(nèi)部紊流和能量消耗,一個(gè)流線型壓力恢復(fù)調(diào)節(jié)閥如球閥與一個(gè)低壓力恢復(fù)調(diào)節(jié)閥的不同性能。
          FESTO電磁閥壓力恢復(fù)和低壓力恢復(fù)調(diào)節(jié)閥的壓力變化曲線比較
          不管FESTO電磁閥閥門的恢復(fù)特性如何,注意的是與閃蒸和氣蝕有關(guān)的壓差就是調(diào)節(jié)閥入口狀態(tài)下液體的蒸汽壓力與縮流斷面之間的壓差。用Pvc表示縮流斷面處的壓力;用Pv表示調(diào)節(jié)閥入口狀態(tài)下液體的蒸汽壓力;FF表示臨界壓力比,它是由流體性質(zhì)決定的小于1的常數(shù)。如果Pvc明顯低于Pv,即
          Pvc<FFPv
          這時(shí)會(huì)發(fā)生大量的汽化,嚴(yán)重影響流量的測(cè)量。流量不再與成正比,如圖3所示。隨著橫坐標(biāo)的增大,Pvc逐漸遞減。在Pvc降Pv以前,流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量Q與成正比;在Pvc降Pv以后,曲線斜率有所減小;當(dāng)Pvc降FFPv以后,流量Q幾乎不再隨的增大而增加,斜率很小,這種狀態(tài)稱為阻塞流。
          FESTO電磁閥流量與差壓方根的關(guān)系
          如果縮流斷面處的壓力降到液體的蒸汽壓力以下,即Pvc<Pv(由于該點(diǎn)處流速增加),氣泡就會(huì)在流束中形成。隨著縮流斷面處的壓力降到液體的蒸汽壓力以下,即Pvc<FFPv,氣泡會(huì)大量形成。在此階段,存在對(duì)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)損壞的可能性。
          如果FESTO電磁閥的出口壓力仍然低于液體的蒸汽壓力,即P2<Pv,氣泡將保持在閥門的下游,這時(shí)就產(chǎn)生了“閃蒸”。如果下游的壓力恢復(fù)足以使得調(diào)節(jié)閥的出口壓力提到于液體的蒸汽壓力,即P2>Pv,氣泡將會(huì)破裂或向內(nèi)爆炸,從而產(chǎn)生“氣蝕”。
          FESTO電磁閥閃蒸的影響主要是物理損害,閃蒸對(duì)調(diào)節(jié)閥的閥芯會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷破壞,其特點(diǎn)是受沖刷表面有平滑拋光的外形,如圖4所示,這種損壞過程非常類似于噴砂過程。就流體而言,蒸汽體積常常大于液體體積,以于使液滴趨向于蒸汽的流速,液滴沖擊表面如同固體顆粒沖擊表面一樣,足以使表面材料損壞脫落。

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