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之前介绍组合式香蕉黄色视频在国华惠州热电应用，现在介绍实际生产中，调节阀压力降较高时会出现许多问题，例如空化、高噪声水平和振动等。这些问题带来的直接影响是对阀体和阀芯的磨损及空化的损伤。调节阀空化损坏分析本文主要分析了空化现象的形成机理，空化现象对阀门和管路的破坏作用，以及空化现象所带来的噪音问题，同时也探究了在实际应用条件下，对于空化现象产生破坏的预估和防治方法。
关键字：控制阀 控制阀 空化现象 腐蚀 磨蚀 噪音工业中的过程控制是指以温度、压力、流量等工艺参数作为被控变量的自动控制。控制阀是过程控制中获得优异性的关键元器件。但由于高压的存在，常使控制阀出现冲刷、闪蒸和空化的现象，这不但影响控制阀的选择计算，还会引起噪音、振动和材质的损坏，大大缩短控制阀的使用寿命，使其可靠性降低，进而引起工艺系统装置的生产效率大幅度下降，严重时可能导致整个过程控制系统*瘫痪，因此这是一个不可忽视的问题。本文将着重分析空化现象的形成机理，空化现象对阀门和管路的破坏作用，以及空化现象所带来的噪音问题。

1 空化现象的产生
空化现象是在流体介质为液体的情况下产生的一种现象。本文通过一个简单的流道孔板模型来展示流体通过控制阀时产生的压力和速度的变化，并借此来阐述控制阀内产生的空化现象的原因。见图1。

图1 空化现象的发生
由图1可知，流道面积在孔板处的减小会引起流体速度的增加，并且由流体的机械能守恒（伯努利方程）可知，其会导致相应的流体压力降低。压力会在流束小截面处（VenaContracta，VC）降到低，其中，流束小截面的位置会发生在靠近孔板的下游处。当阀门流束小截面处的压力Pvc低于液体气化压力Pv，并且阀门下游压力P2高于Pv时，空化现象就产生了。
空化产生分为两个阶段。首先，当流体压力减小到低于液体气化压力时，气泡会在流体内形成。然后，流体压力在通过流束小截面后会恢复到高于液体气化压力，这就会造成气泡的破裂。气泡的破裂可以是喷射形式或是球状形式的，两者都会引起压力的巨幅震动。见图2。

图2 和气泡破裂的类型
如果气泡很靠近或者紧贴着管壁，破裂会以喷射的形态产生，并且会瞬间造成大约104MPa大小的压力震动。当气泡远离管壁时，球状破裂会在流体内部产生，并造成大约103MPa大小的瞬间压力震动。如果气泡破裂时很靠近管壁，喷射流和破裂所引起的震动波就会造成管壁材料的屈服和破损。有空化现象破坏的管壁表面通常是粗糙并且松软的。
空化现象引起的机械破坏一直和噪音的产生密切相关。高程度的噪音通常发生在临近阀门开始出现壅塞（choked）之前。当壅塞发生之后，气泡破裂的位置会向下游移动。空化所造成的破坏程度通常也与阀门和下游管路所选用的材质与镀层有关。
2 腐蚀和磨蚀
虽然空化破坏*是力学现象，但也和腐蚀与磨蚀相关。在空化腐蚀中，喷射流或者震动波会破坏金属表面的钝化层，正是钝化层的存在，才能使金属有了抗腐蚀性。钝化层被破坏后，下面的基材会被消耗来形成新的钝化层，长此以往，会造成在空化发生处的金属物料相当可观的损失。见图3。

图3 钝化层的破坏和修复
空化现象以及空化腐蚀引起的磨蚀，会使金属材料的损耗和破坏大量增加。金属材料会被空化和空化腐蚀的合力软化，这就造成了磨蚀性磨损。磨蚀的程度通常由流体速度决定。二者关系如下：
ε=KVn （1）
其中，ε为物料损失量；K为常数；V为流体速度；n为磨损系数。
磨损系数在由空化腐蚀产生的磨蚀工况下，可选到7，而在常规磨蚀的工况下，通常为2.5左右。磨损也和材质有很大关系，不锈钢的耐磨性能要比碳钢好一些。
在空化现象存在的工况下，需要格外注意选择正确的阀芯类型和材质，以避免空化腐蚀引起的磨蚀。
由公式1可知：
1）通过选用多级降压的阀芯来降低阀门内的流体速度，使流体通过阀芯时的速度降到低；
2）通过选用不锈钢或硬化处理的材质可以减少磨损。
3 空化和噪音
空化现象发生的强度取决于阀门的型号和压力等级，所以要简单地给出一个不会发生空化现象的流体的界限很困难。因此，结合噪音等级和临界压力降来预测空化现象的发生是更为合理的方式。
空化现象造成机械损坏的取决因素很多。一些不同的参数会影响空化破坏的程度，比如，阀门选用的材料、流体特质、管路布置以及流体可能所含的固体颗粒等。发生空化现象时，阀门内的压力降叫做是临界压力降。当实际的阀门内压力降等于或大于计算得到的临界压力降，同时下游压力比液体气化压力来得更高时，空化现象所引起的破坏便很有可能真实发生，任何防护手段都应当考虑被使用。
另一方面，图4表明空化现象其实在临界压力降到达之前就已经开始发生，图中曲线表示了一台阀门的声音压力等级（soundpressurelevel，SPL）与（P1–P2）/（P1–Pv）的比率的关联。可以看到，在层流区域，噪音等级很低，而在接下来的紊流区域，曲线会缓和地上升，当流体压差到达一个特定值（ΔP=Z（P1-Pv））时，声压曲线开始快速上升。阀门初始空化压力系数Z对应的是空化发生初期，Z是由制造商在实验室环境下测得的流体噪音所决定的。这些参数通常会在阀门制造商的选型文件中体现。此时声音压力曲线上升的原因就是空化现象的发生。从实验室的测试中可以发现声压曲线开始上升要早于流体中的气泡被实际观察到。

图4 声压曲线
上海WWW香蕉视频在线观看阀门有限公司主营阀门有：香蕉黄色视频(组合式香蕉黄色视频,可调式香蕉黄色视频,自力式香蕉黄色视频当阀门压差ΔP接近于临界压力降ΔPT时，声音压力曲线会达到大值。从图中可知，此时，如果继续增加（P1–P2）/（P1–Pv）的比率，将会使声压曲线再次降低。关于这点，可参见VDMA24422（1979）的标准，该标准的测定点在于阀门下游1米处，其他标准也有类似规定。当阀门空化现象发生严重时，空化产生的气泡会在远离阀门的下游管路中发生破裂。这就是为什么VDMA24422（1979）说声压曲线会降低的原因。噪音不会消失，只是移动到了另一个地方（下游管路）中。所以即便气泡的数量是增加的，但气泡破裂发生的区域距离越长，噪音的强度也就越弱。从另一方面讲，当阀门压差越大，流体会越接近于气液混合的形态。
一台在流体为液态工况下工作的阀门产生噪音，通常是发生了空化现象。空化产生的气泡破裂引起了令人烦恼的噪音，而噪音的等级和空化现象的强度直接相关。在空化现象早期阶段，噪音的声响就像沙子通过阀门。当通过阀门的压差增大时，空化强度也会相应增加，严重的空化伴随着剧烈的噪音也就产生了。空化噪音可以被地预估，因此，噪音等级便是空化引起的机械破坏的一个很好的指标。
引起使阀门或管路受损的机械破坏的压力降取决于阀门类型、尺寸以及材质。大量的研究表明压力恢复系数越低的阀门，越接近于达到临界压力降，同时不引起空化破坏现象。也就是说压力恢复系数越低的阀门更可能达到临界压力降。当然，当ΔP>ΔPT时，并不总意味着破坏的产生。当阀门上下游压差很小时，空化现象可能来不及发生。腐蚀当然也是一个重要系数，这取决于所选用的阀门材质以及流体介质。
所以，当预估空化现象发生的强度时，有两个系数需要被考虑。
1）通过阀门的压力降不能超过临界压力降（如果ΔP很小，ΔPT可以被超过，但管路和阀门的材质选择很重要）；
2）阀门的噪音等级不能超过表1中所给定的值。
表1 噪音等级值

有一点需要特别指出，即使声压等级低于表1中所的值，但阀门上下游的压差过大以至于超过临界压力降时，阀门依然有可能发生严重的空化现象。
4 结论
空化现象的爆破力足以使阀内部件（特别是阀芯）遭到极其严重的破坏，严重的空化作用只需几小时调节阀就损坏了，以致于调节过程失控，产生重大安全事故。因此，在进行控制工程设计时，应充分考虑到防止空化现象的出现。特别对高压力降工况、低挥发性介质控制的场合，在防止空化作用方面要给予足够的重视。
1.1 空化损坏分析
液体介质在高差压下会产生空化，空化产生于液态区的气泡，生成气泡的必要条件是液态所处的***压力低于该液体饱和香蕉视频APP在线观看压力Pv。阀座相当于节流孔板，高压流体流经节流孔时，静压能与动压能相互转换，流速的增加导致压力降低，见图1。

图1 产生空化的流动曲线
由图1可知，当压力降低***于或低于该流体在入口温度下的气化压力Pv时，液体中的气核即膨胀形成气泡，带有气泡的液体在宽敞的下游流道中流速下降，压力回升。当压力回升至Pv或高于Pv时，气泡破裂，此时将释放出巨大的能量，对阀座、阀芯等阀内件产生破坏，即空蚀。它的特点在于液体—香蕉视频APP在线观看—液体的过程全部是在调节阀的小面积内并在微秒时间内进行的。空化的破坏力很大，气泡破裂的瞬时压力高达300MPa，现有的工程材料难以抵抗其空蚀。对于不锈钢等塑性材料，在空化作用下，将产生麻点腐蚀直***现蜂窝状空洞损坏；而对于硬质合金等脆性材料则产生碎块损坏。同时，气泡破裂时所释放的能量使操作人员很容易听到像是来自于调节阀或下游管线的噪声，并伴有强烈的振动，而***终导致调节阀内件的疲劳损坏。
1.2 产生空化的条件
空化的产生必须具备5个条件：
(1)调节阀上游、下游(或调节阀内件处)的流体必须是液体；
(2)当流体进入调节阀或在调节阀下游由压力降产生残余香蕉视频APP在线观看时，液体必须达到饱和状态；
(3)阀座处的压力降必须下降到高压流体的香蕉视频APP在线观看压力之下；
(4)调节阀出口压力必须恢复到液体香蕉视频APP在线观看压力水平；
(5)液体必须含有某些夹带大香蕉91或杂质，在形成气泡中它起到气核的作用。
1.3 堵塞物流
当调节阀下游压力下降时，产生大的压力差，此时出现初期空化，而增加了流体比容。当流量增加到一定程度时，发生堵塞物流，除非操作改变之外流速不再增加。流量Q和压力降的平方根之间呈直线关系，见图2。

图2 流量对压差的流动曲线
1.4 空化与汽蚀
空化或空蚀，即通常所说的汽蚀。它是渐变的破坏过程。当高压流体流经调节阀的节流孔后，其出口压力P2等于或高于该液体的汽化压力Pv时，气泡破裂所释放出巨大的空化量，才对节流组件产生破坏，即空蚀。如果出口压力P2低于该液体的汽化压力Pv时，在节流降压过程中，所产生的气泡就不会破裂，而是夹在液体中成为“二相流”，即所谓的“闪蒸”流动，闪蒸流动一般不会对阀内件产生破坏，但会产生堵塞物流。而使调节阀流量减小，与此同时还会产生强烈的噪声和振动，该噪声为空化噪声。所以空蚀或汽蚀仅仅是空化作用的结果之一。防空化即是防止流体在节流过程中产生气泡，使其不产生气泡，当然也就不会有汽蚀，更不会产生闪蒸流动和堵塞物流。这和防汽蚀是不同的，防汽蚀是指气泡产生了，但不让其对阀内件产生空蚀。由于空化能很高，只有在压差较低的情况下，选用适当材料，也只能延缓空蚀，而不能有效抵抗空蚀。因此，防空化是治本，而防汽蚀则是治标。
2 高差压调节阀防空化解决方案
大庆石化仪表安装公司在多年调节阀维修及制造过程中，积累了许多宝贵经验，认为防空化解决方案的关键是如何改变流体在调节阀内的流动状态，使高压流体在节流降压过程中不产生空化。因此核心应为阀内件的结构。
2.1 建立数学模型
通过多级降压的结构可以改变流体在调节阀内的流动状态，见图3。

图3 迷宫式曲折通道示意
从图3可以看出，由于采用了迷宫式的曲折通道，降低了通过调节阀的总流速，因此减少了压力恢复。当流体通过阀芯运动时，迷宫式的曲折通道产生高的和低的压力涡，并产生相当大的摩擦损失。迷宫式的曲折通道采用一系列的直角转角，以获得摩擦损失和较低的流速。
确定转角的数量是迷宫式的曲折通道结构设计的关键，因为它决定了总速度头损失和其它结构尺寸。在尺寸确定时，还需进行流动曲线空化指数Kc、调节阀空化指数σ、Ks系数等的计算，由此可确定出在某一工况下的防空化阀内件的尺寸。
2.2 结构特点
调节阀防空化解决方案的关键技术是节流组件(阀内件)。根据防空化的原理，采用径向多级降压分流的迷宫式曲折通道集成块，由若干件圆环，按一定规律叠加成节流组件集成块。将调节阀的全开度分为若干组相互独立的空间，在其每个独立空间均设有径向流道。调节阀工作时，各开度的高压流体进入节流组件集成块后，分别在各自的独立空间内进行多级降压节流、缓冲膨胀、转变折流，它们之间各行其道，互不干扰。因此各开度的高压流体，从节流组件集成块入口到出口，其压力和压差均按一定规律逐步降低，从而达到有效防止空化与空蚀的目的。
根据不同的工况条件，可以将节流组件制造成全迷宫式曲折通道集成块，或迷宫式曲折通道集成块与单级节流窗口相结合的组合式节流组件。这种结构适用于锅炉给水调节阀等变差压工作场合，或对流通能力要求较大的场合。
这是因为调节阀在变差压工况下运行存在2个问题，(1)空化问题；(2)流量特性畸变问题。这就要求调节阀必须具备适应变差压特点的流阻结构和对流量特性的补偿能力。同时由于宫式曲折通道集成块的结构特点决定了，在公称通径相同的前提下，采用迷宫式曲折通道集成块的调节阀其Cv值要比普通结构的调节阀略低。
仅仅改变节流组件的结构，还不能*消除空化，因为高压流体在迷宫式曲折通道集成块内，只要有极微小的泄漏或串流，就会造成高低压空间相互串通，从而破坏各开度流体之间的节流降压规律，引起空化与空蚀，还可通常使流量特性产生畸变，降低调节精度。这就要求迷宫式曲折通道集成块的相邻圆环之间必须保持严密性，这在技术上具有一定的难度。将圆环加工好后，通过特种工艺技术，将若干圆环叠加成一个不可分割的整体。

3 结束语
高压水调节阀、锅炉给水调节阀，都存在严重的空化损坏问题，而影响装置的长周期运行。由于这些调节阀对流通能力要求较大，故采用迷宫式曲折通道集成块与单级节流窗口相结合的组合式节流组件型式，将20%以下开度采用迷宫式曲折通道集成块结构，20%~99%开度为单级节流窗口(即套筒)结构，这样当调节阀在小于或等于20%的小开度下工作时，由于流体进入迷宫式曲折通道集成块进行节流降压，虽然压差很高，但依然不会产生空化；将调节阀处在20%~99%开度时，流体基本上由套筒的窗口控制，属于单级节流，所产生的流阻压降远比多级迷宫式曲折通道集成块小，能够满足其对大流量的要求。经过多年现场应用考核，防空化效果明显。与本产品相关论文：200X先导隔膜式水用香蕉黄色视频安装要求