调节阀在现场使用时经常遇到气蚀。这种现象应该有以下两个过程:第一,当液体介质流过阀芯和阀座之间的节流孔时,流速突然加快,压力急剧下降,导致收缩处的压力降低到低于液体的饱和蒸汽压力,导致部分液体转化为蒸汽状态。2、介质流向下游后,流速减慢,压力上升。如果出口压力高于蒸汽压力,气泡将被压缩,最终破裂并恢复为液体。根据国外数据,这些气泡破裂时产生的局部压力可达105磅/英寸2,相当于700英寸MPa,伴有噪声和振动,使阀门内部迅速损坏。JB/T821《8执行器术语》将液体-蒸发-恢复到液体的过程定义为空化,将空化对材料的损害定义为空气侵蚀。在日常工作中,它们通常被称为空气侵蚀。通过数学计算来判断满足以下两个条件:
1.压差大于或等于初始气蚀压差,即△P≥KC(△PS)。
2.阀出口压力大于液体介质的饱和蒸汽压力,即P2>PV(进口温度下)。
2006年,我公司原料煤本地化及20万吨甲醇项目投产,灰水系统LV-上海某阀门厂使用0847/0877两个位号Class300、DN250气动偏心旋转调节阀。使用2~3个月后,发现阀门泄漏严重超过标准。拆卸检查发现,阀芯的球表面和阀座的半个公园周围覆盖着小坑,半个公园周围找不到完整的密封面。当然,它不能再使用了。我们要求原制造商提供备品更换,并共同分析损坏的原因。经双方技术人员观察,一致认为这是由气体腐蚀引起的。然而,上海一家阀门厂的工程师根据工作条件数据计算,这两个阀门不能产生气体腐蚀,现在是位数LV-以0847为例,原技术规范中的相关数据如表1所示。
表1
按原数据计算:
阀前压力:P1=4+1=5 bar(公式要求使用bar,绝对压力)
阀后压力:P2=3.3 1=4.3 bar(绝对压力)
工作压差:△P=5-4.3=0.7 bar
初始气蚀压差为:KC(△PS),式中:
KC对于偏心阀和流关方向,可以开始气蚀系数,查表KC=0.36。
PV阀进口灰水温度57.8℃时饱和蒸汽压力,检查表0.156bar。
PS对于水的临界压力,压力bar
初始气蚀压差为:KC(△PS)=0.36×4.85=1.75 bar
工作压差△P(0.7 bar)<KC(△PS)(1.75 bar),气蚀不可能发生。
但事实表明,双方的技术人员都看到了损坏的阀芯和阀座,这是典型的气蚀损坏;因此,怀疑现场操作的过程参数与原技术规范中的数据不一致。后来,我联系了项目设计院的工程师,得知这两个数字的压力数据已经改变了。请参见上表中的实际数据用这组压力值计算工作压差△P。
P1=5+1=6 bar(绝对压力)
P2=1。5 1=2.5 bar(绝对压力)
△P=6-2.5=3.5 bar
计算初始气蚀压差值KC(△PS)
偏心阀和流关方向已在前面找到KC=0.36
由于△P(3.5 bar)>K(△P)(2.1 bar),另外P2(2.5bar)>PV(0.156bar),即阀出口压力大于57.8℃下蒸汽压力;气蚀的两个条件都存在,可以解释以前的气蚀损伤。为了防止阀芯、阀座等阀门内部件损坏,双方一致认为必须避免气蚀。当时提到了两种方法,一种是改变流向,改变流向,使初始气蚀系数KC从0.36提高到0.初始气蚀的压差为0.56(△PS)=0.56×5.85=3.28bar,比原来的2.1bar提高了1.18bar;工作压差没有变化△P=3.5bar;二者比较:
△P(3.5bar)>KC△PS(3.28 bar)
仍然会发生气蚀,这表明只有改变流向才能避免气蚀。为确保无气蚀,工作压差小于初始气蚀压差,即:
△P<3.28 bar
为此,采用第二种方法,在阀出口加孔板节流,增加阀后压力,使阀前后压差降至3以下。bar。因为没想到提前安装孔板,所以要切割短口径DN250管再次焊接法兰也很麻烦;因此,我们在调节阀的出口法兰中夹住一块钢板,在板上打开一个花园孔作为节流孔板,如图1所示。
图1
从图中可见,加装孔板后,事实上从原来的一级降压变成了二级降压,孔板后的压力是原来阀的出口压力2.5bar,由于孔板的节流阻力,偏心阀的出口压力P2升高,阀门进口压力仍为6bar,阀门前后的压差必然会降低。问题是孔板上有多少节流孔?阀门的工作压差△P一直小于3.28bar,无气蚀,满足各工况的流量要求。众所周知,孔板的阻力与流量成平方关系,最小工作流量为49m3/h当孔板的流阻最小时,阀后压力为最小值。如果此时阀的工作压差小于初始气蚀压差;当流量增加时,由于孔板的流阻增加,阀前后压差较小;这可以确保没有气蚀。我们根据孔板的阻力系数在孔板上打开直径ф为了防止灰水的侵蚀,60孔在孔内烧结碳化钨已经使用了三年多,效果非常好,最终解决了时间的问题终于解决了。
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