指定控制阀并设计一个系统,在该系统中,完全优化了特定产品的流量以实现卓越的性能和效率,这可能是一个充满挑战的过程。在此实践中必须考虑许多因素,其中至少一个因素是试图防止可能发生的任何破坏系统或过程的问题。工程师必须面对的最大挑战之一是流路系统中可能会发生气蚀现象。如果未正确识别和解决气蚀现象,则有可能对设备造成严重破坏并破坏流量。将此与关闭整个操作以解决问题的必要性结合在一起,成本就会增加到非常不舒服的程度。
什么是空化?
当液体的压力降到其流体蒸汽压力以下时,将从流过特定控制阀的液体介质中形成气泡。这是一个问题,因为这些气泡最终将破坏液体的流动,并且一旦压力恢复到最佳状态,气泡将向下游坍塌,从而严重损坏控制阀和下游设备。此过程称为空化。
检测空化现象最明显的方法是通过声音。当形成的气泡最终崩溃(爆裂)时,会发出明显的爆裂声。这种声音可能很大。这不像听到爆米花在炉子上爆裂。它更像是岩石撞击金属。在花了一点时间聆听控制阀中发生的气蚀声之后,不难相信阀内部会发生严重的损坏,通常是点蚀。更糟的是,这种损害不会很快发生。在短短几周内,如果不解决气穴现象,将造成巨大的损失。此外,声音可能很大,以至于如果植物靠近居民区,很可能会引起噪音投诉。美国职业安全与 卫生管理局(OSHA)制定了有关此类过度噪音的法规。曾发生过一些事件,这些事件是由于长时间暴露在空化产生的噪声中而导致听力受损。
空化会在短时间内导致设备和过程故障,但也会造成长期损坏。即使设备不会由于严重的气穴现象而立即失效,但随着时间的流逝,它肯定也会产生不利影响。如果不及时解决,气蚀引起的持续“微爆炸”将侵蚀设备。
更换因气蚀而损坏的阀门可能既困难又昂贵。制定气蚀保护计划可以使这种阀门的更换不列入操作员或工程师的工作清单。
该怎么办?
将气蚀作为已发现的问题,重要的是要了解如何进行调节和避免。空化所带来的挑战可以通过多种方式解决。但是,关键是要在流程的前端尽可能多地执行操作,因此负责操作的人员无需费力地解决问题的发生。
采取积极措施避免引起损伤的气蚀的一个例子是在下游引入更多独特的解决方案。这些解决方案将采用较厚的壁管或较硬的金属的形式。这些解决方案虽然切实有效,但不一定具有成本效益或长期有效。在这种维护过程中,与增强材料相关的成本和生产力损失通常使其成为不经济的方法。为阀门本身内部的问题开发解决方案更为明智。
但是,使用这种方法时,请记住阀门在操作中的性能。目的是用阀内部的解决方案来解决气蚀问题,而不会降低阀的整体性能。此外,根据所讨论的阀的类型和所控制的液体介质的类型,有不同的解决方案。
阀门变化
球阀,截止阀和蝶阀通常用于各种应用中的三个控制阀。幸运的是,针对这些不同型号的阀门,已经生产出某些设计甚至特定的设备,可以帮助解决本文中讨论的问题。这三种方法都从不同角度解决了这个问题,但目标仍然是相同的:在流动过程中逐步降低压力,以免引起气蚀。
对于球阀,某些设计可以防止在气穴开始之前就发生气穴和噪音。这些特定的设计被集成到球中,以在流通过时产生逐步降低的压力。液体介质通过球阀时,会产生摩擦并逐步降低压力。摩擦的增加将减少气蚀和潜在的噪音。这些阀通常设计用于超高压和高流量系数(Cv)应用。
特别是对于蝶形阀,附加设备可以引导流动,从而提供更高的流体阻力,并使压力跨设备上升。此外,当阀门打开时,它会产生与流量成比例的压力,从而提供相等百分比的固有特性。这是一个额外的好处,使操作员可以在更大范围内进行流量控制。
球阀和蝶阀的另一个优势是它们的多功能性。由于其开放式设计,它们可以处理更脏的处理介质。它们不易堵塞,因为在整个过程中,流量有助于保持阀门的清洁。
同样,对于截止阀,有一种可以降低气蚀和噪音风险的设备,但是由于该设备的特殊设计,必须注意流经阀门的产品的清洁度。与球阀和蝶阀解决方案不同,与截止阀相关的设备的设计方式可能导致液体介质中的颗粒堵塞与设备相关的孔。当然,其优势在于截止阀具有良好的可控范围。
同样重要的是要注意,在讨论这些类型的抗气蚀装置时,产品的粘度很重要。例如,如果某些东西特别重,例如重油,则仍然会发生气蚀和产生的噪音。
空化是一种现象,在监控通过特定阀门的流量运行时,应始终引起控制工程师和运营经理的重视,并且应予以重视。可以而且应该采取积极的措施来避免与气蚀有关的所有问题和成本上升,包括设备故障,流量输出和噪声污染。