調(diào)節(jié)閥在阻塞流及閃蒸工況下的的分析與應(yīng)用

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1、調(diào)節(jié)閥在阻塞流及閃蒸工況下的的分析與應(yīng)用摘要：分別以循環(huán)水池液位調(diào)節(jié)閥和換熱器冷凝液調(diào)節(jié)閥為例，通過現(xiàn)場反饋信息的分析，闡述液體工況下產(chǎn)生阻塞流和閃蒸、氣蝕現(xiàn)象的原因并進行分析，提出解決方案，從而防止阻塞流現(xiàn)象的發(fā)生以及降低閃蒸氣蝕對調(diào)節(jié)閥的損害。關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)閥；阻塞流；壓力恢復(fù)系數(shù)；閃蒸；氣蝕中圖分類號：tp214文獻標(biāo)識碼：a調(diào)節(jié)閥在阻塞流及閃蒸工況下的的分析與應(yīng)用摘要：分別以循環(huán)水池液位調(diào)節(jié)閥和換熱器冷凝液調(diào)節(jié)閥為例，通過現(xiàn)場反饋信息的分析，闡述液體工況下產(chǎn)生阻塞流和閃蒸、氣蝕現(xiàn)象的原因并進行分析，提出解決方案，從而防止阻塞流現(xiàn)象的發(fā)生以及降低閃蒸氣蝕對調(diào)

2、節(jié)閥的損害。關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)閥；阻塞流；壓力恢復(fù)系數(shù)；閃蒸；氣蝕中圖分類號：tp214文獻標(biāo)識碼：a文章編號：一、引言調(diào)節(jié)閥是控制回路中的終端執(zhí)行元件，也是決定調(diào)節(jié)過程是否及時、有效的重要環(huán)節(jié)。但在實際的工程應(yīng)用中，對于一些苛刻工況下的調(diào)節(jié)閥，尤其是在液體應(yīng)用場合中發(fā)生阻塞流和閃蒸、氣蝕時，往往容易被人忽視，可能造成流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體無法達到原設(shè)計流量，嚴(yán)重時會對閥內(nèi)件以及閥后管件造成很大的破壞，嚴(yán)重影響調(diào)節(jié)閥的工作性能和使用壽命，同時還加劇噪聲、振動，造成安全隱患。二、阻塞流工況下的調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用1)阻塞流現(xiàn)象所謂阻塞流是指不可壓縮流體在流過調(diào)節(jié)閥時所達到的最大流量狀

3、態(tài)。當(dāng)閥入口壓力p1保持一定，而逐步降低閥后壓力p2時，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量會增加到一個最大極限值，再繼續(xù)降低p2，流量不再增加。此時的流動狀態(tài)即為阻塞流。顯然，當(dāng)形成阻塞流后，流量與壓差δp=p1-p2的關(guān)系變?yōu)閳D1所示曲線。2)工藝條件簡介以及分析如圖2所示，調(diào)節(jié)閥安裝在循環(huán)水管線的出口處，工藝條件如下：閥前壓力：0.6mpa（g）；閥后為常壓，即0mpa（g）；介質(zhì)：循環(huán)水；水溫度：30℃；流量正常：100t/h，最大150t/h；介質(zhì)密度：1000kg/m3；粘度：1cp；工藝管徑：8”。腐蝕性：無。原調(diào)節(jié)閥為普通的直通單座閥，經(jīng)現(xiàn)場使用一段時間后，該閥門無

4、法滿足流量要求，即使調(diào)節(jié)閥全開，仍無法達到預(yù)計的流量。經(jīng)計算原調(diào)節(jié)閥的開度，發(fā)現(xiàn)理論上應(yīng)該能夠滿足設(shè)計流量，因此可能是由于阻塞流所造成的。因此，首先需要判斷該工況下是否發(fā)生了阻塞流現(xiàn)象。非阻塞流判別式：阻塞流判別式：式中：p1——閥入口絕對壓力，mpa；δp——閥入口和出口間的壓差，mpa；fl——液體壓力恢復(fù)系數(shù)，表示控制閥內(nèi)部流體流經(jīng)縮流處后，動能轉(zhuǎn)換為靜壓的恢復(fù)能力；ff——液體臨界壓力比系數(shù)；ff是阻塞流條件下的縮流斷面壓力與閥入口溫度下的液體飽和蒸汽壓力pv之比，是pv與液體臨界壓力pc之比的函數(shù)?？捎蓤D3查的，或由以下公式近似確定。pv——閥入口溫度

5、飽和蒸汽壓（絕壓），mpa；pc——熱力學(xué)臨界壓力（絕壓），mpa；根據(jù)本案例的工況以及條件，本工況原調(diào)節(jié)閥為直通單座閥，流向為流開，其壓力恢復(fù)系數(shù)為0.9，且水在30℃時的飽和蒸汽壓為47kpa（a），水的臨界壓力為22100kpakpa（a），將數(shù)值帶入上述公式可以判斷出流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥后產(chǎn)生阻塞流。也就是說，當(dāng)閥門兩邊的壓差降低至某一數(shù)值時，閥門流量不隨著壓差的增大而增大，因此導(dǎo)致閥門的流通能力不能滿足理論計算的結(jié)果，所以即使閥門全開，其流量仍無法滿足設(shè)計流量的要求。3)解決方案一般情況下，對于阻塞流的工況，可采取降低閥門端壓差或改變閥門形式，即改變閥門的壓

6、力恢復(fù)系數(shù)來避免阻塞流的發(fā)生。對于本工況，更為合理且有效的方法是改變閥門形式。經(jīng)選型，選用某國產(chǎn)廠家單座套筒閥，其壓力恢復(fù)系數(shù)為0.96，經(jīng)過計算，其為非阻塞流，經(jīng)計算，其正常開度為56.37%，最大為66.73%。經(jīng)過現(xiàn)場一段時間的使用，其流通能力滿足工藝要求，使用效果良好。三、閃蒸、氣蝕工況下的調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用1)空化、閃蒸現(xiàn)象不可壓縮流體在通過調(diào)節(jié)閥閥芯、閥座的縮流斷面處，其壓力降低到等于或低于該液體在閥入口溫度下的飽和蒸汽壓時，部分液體就會汽化，形成氣泡，若縮流斷面后流體的壓力恢復(fù)到高于上述飽和蒸汽壓時，氣泡破裂，釋放出能量，此現(xiàn)象稱為空化。若縮流斷面后流體

7、的壓力沒有恢復(fù)到飽和蒸汽壓以上，則部分液體會汽化成氣體，此現(xiàn)象稱為閃蒸。不管是閃蒸還是空化，都會對閥門造成嚴(yán)重的破壞，影響其使用壽命，降低調(diào)節(jié)閥的工作性能，同時還會導(dǎo)致出現(xiàn)劇烈的振動和高強噪聲，構(gòu)成安全隱患。2)工藝條件簡述及分析該調(diào)節(jié)閥為換熱器冷凝液管線上的調(diào)節(jié)閥，通過被換熱介質(zhì)的出口溫度，調(diào)節(jié)換熱器高壓蒸汽冷凝液流量。其操作壓力為5.5mpa（g），操作溫度為269.9℃，操作壓差為5.02mpa，操作密度767.9kg/m3，正常流量6115kg/h，最大流量6727kg/h，最小流量1109kg/h，工藝管徑為4”，介質(zhì)為冷凝水。現(xiàn)場原有的閥門為普通的直

8、通單座閥，根據(jù)現(xiàn)場反饋，