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气动控制阀在流量控制系统中扮演着重要的角色

控制阀在流量控制系统中扮演着重要的角色
   气动控制阀在流量控制系统中扮演着重要的角色,由于它被安装在工艺管道上,不断地调节、控制流量,周而复始,如果在恶劣工况如高压差、高温、含颗粒介质等情况下使用,阀门内件的磨损毁坏应该是意料之中的事情。重要的是用户应该意识到如何减少、避免这种情况的发生,而不是一味地追求多买备件、多次进行阀门检修、维护。
 冲击磨损简单地说可以用下述的办法来使其减少:采用如图2所示的流线分级型流路阀门;内件加硬;在控制高速蒸汽等场合,阀门入口前尽可能采用疏水阀或疏水器。
    流体对阀门内件(主要是阀座、阀芯)的磨损、侵蚀一般有以下几种形式:
    1)颗粒性介质造成的磨损;
    2)腐蚀性介质对阀内件的侵蚀;
    3)高流速液体冲击对阀门内件的损坏;
    4)液体发生气蚀、闪蒸时,造成的阀内件毁坏。
    比较前三者而言,气蚀、闪蒸对阀门的危害程度更大,本文就此将做主要介绍。
    1 颗粒性介质造成的磨损
   颗粒性介质造成的磨损是指比阀内件表面硬的无数微小颗粒掺杂在高速流体中流动,撞击并冲刷阀内件的金属。当含有高浓度颗粒的介质流经阀门时,阀芯和阀座密封面在每次关闭时彼此间要严重地摩擦,密封接合处常常由于压碎颗粒、发生磨损而关不严阀门,时间久了,对内件会造成更大的损害。消除、减少磨损的方法或把磨损转移到非关键部位的办法因磨损的形式而异。颗粒冲击磨损与颗粒的动能有关,对于高黏度的流体,由于在颗粒和阀内件之间很容易建立一种“缓冲效应”,可以减少磨损。评价耐颗粒冲击磨损,阀内件的硬度不是惟一准则,对阀内件磨损、破坏程度的分析要考虑介质中颗粒的大小,小颗粒造成的损害小一些,颗粒磨损的破坏一般随流速的平方而增加。

    可用如下方法减少含颗粒性介质对阀门造成的磨损:
   1)选择高硬度阀内件材料或采用内衬陶瓷衬里的技术,但必须保证硬度,且不易受冲击而脆裂。这将延长阀门使用周期并防止在一些关键部位的磨损。图1所示为内衬Si3N4陶瓷的偏心控制阀。陶瓷衬里对温度变化比较敏感,当介质温度骤热或骤冷变化时,会影响陶瓷的使用寿命。
  2)介质采用流线型的流动来防止阀内件受到颗粒的直接冲击。要做到这一点,流体流动方向必须平行于阀座密封面和阀芯表面,流向必须缓慢地改变,应用流体附着和脱离原理来保护阀芯、阀座。这些因素主要应由阀门设计者来考虑,但是用户和选型工程师在选择阀内件型式和阀体结构时也不应该忽视了这一点。
    2 腐蚀性介质对阀内件的侵蚀
   腐蚀性介质对阀内件的侵蚀其实是介质对阀门造成伤害的一个方面,因为对于腐蚀性介质而言,阀门内腔接液面同样会受到损害。以下3种工况的阀门选择应慎重: 本文来自织梦

   1)腐蚀性介质中含有颗粒的情况,许多金属不受腐蚀是因为它们的表面形成了一层保护膜。当阀门在有磨损的场合中使用时,这层膜很快就被颗粒、流体冲击或气蚀磨损掉,而把新鲜的表面暴露在腐蚀性流体中。在这种情况下,腐蚀可以以极快的速度进行。
   2)腐蚀性液体在控制阀内部发生气蚀、闪蒸的情况,这种工况对阀门及内件造成的损害会非常大,液体气蚀过程中气泡破裂对阀内件接触面的损害要远远超过上述颗粒的损害性,因为气蚀会“吃掉”内件,同时腐蚀内件。对于气蚀现象,在下面会详细介绍。
   3)高温、高压腐蚀性介质工况,这种情况下选用内衬结构的阀门相应会受到限制,阀体、内件应主要考虑贵金属,例如:蒙乃尔合金、镍、钛、哈氏合金、钽材等。而此时阀门的价格、交货期通常对用户来说是一个考验。
   目前两种氟塑料PTFE(聚四氟乙烯)和PFA(全氟烷氧基树脂,又称可熔性聚四氟乙烯)是目前使用较为广泛的两种耐腐蚀性阀门内衬材料,PTFE柔韧性比PFA好,PFA较硬,在温度使用范围内,基本上PTFE内衬工况能满足的场合、介质,使用PFA也能达到同样的使用目的,但对于丁二烯是个例外,PFA对它的耐腐蚀性能要比PTFE强。从生产成本上分析,PFA内衬阀造价低于PTFE内衬相同结构的阀门,因为制造内衬的工艺过程不同。除此之外还有一些防腐橡胶也可作为内衬材料。
    3高流速液体冲击对阀门内件的损坏

   在流路中有时会发生非常高速的流体喷射,引起流体转向,突然离开某一表面,冲击并磨蚀邻近零件。当高速流体形成喷射时,很快会把保护表面的覆盖层吹掉形成磨损腐蚀。发生这种现象时,流速一般在每秒几百英尺(1英尺=0.3048m)。
   锅炉给水泵的旁路阀是一个典型的高速磨损的例子。压力降高达4600psi(1Psi=6894.76Pa),流体的冲击可能冲掉柱塞式阀芯的突出部分,或者在阀芯的表面上切割成特有的流动形状。套筒阀内件是有助于改善这种情况的,但不能完全消除冲击磨损。
   液滴夹杂在蒸汽中也会引起冲击磨损。然而是分散地喷洒在较大的范围。干燥的气体和过热蒸汽引起的磨损很小。
 
 

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