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調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)代化工廠的自動控制中,調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用,這些工廠的生產(chǎn)取決于流動著的介質(zhì)正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料,都需要某些終控制元件去完成。
在化工生產(chǎn)工藝流程中的管路和設(shè)備中,有大量的流體流量調(diào)節(jié)閥對保證設(shè)備的正常運行起著至關(guān)重要的作用。它們有多種結(jié)構(gòu)形式,分別適用于不同場合。其主要作用即用于調(diào)節(jié)流量,以保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。它們有操作簡單、方便,易于控制等特點,故受到廣泛的應(yīng)用。氣動調(diào)節(jié)球閥它具有旋轉(zhuǎn)90度的動作,旋塞體為球體,有圓形通孔或通道通過其軸線。但也有消耗能量過大、閥門元件易損等缺陷,若設(shè)計使用不當(dāng),會給生產(chǎn)帶來影響。本文主要討論的是對管路流量調(diào)節(jié)過大、輸送流體溫度過高,可能會產(chǎn)生的汽蝕和閃蒸現(xiàn)象以及其對調(diào)節(jié)閥的破壞及防止方法。
1.出現(xiàn)蝕和閃蒸的原因分析
1.1 流體在調(diào)節(jié)閥中的流動過程
液體在調(diào)節(jié)閥的流道中的流動過程是極其復(fù)雜的,根據(jù)連續(xù)性方程:
uAp=常數(shù)
式中u——截面平均流速,m/s;
A—— 流道截面積,m2;
p—流體介質(zhì)的密度,kg/m3。
對于不可壓縮的流體,p=常數(shù),因此uA=常數(shù),亦即流體的流速和通過該截面的截面積成反比。
同時,又根據(jù)伯努利方程式[1]:
式中z——位置標(biāo)高,m;
p——靜壓強,Pa;
g—— 重力加速度,kg?m/s2。
忽略管道進出口流體的位置標(biāo)高差別,如果通過截面時的流速增大,則意味著斷面的壓力將下降,當(dāng)流體的壓力下降到該溫度下的飽和壓力Pv時,液體將出現(xiàn)汽化,同時發(fā)生汽蝕或閃蒸現(xiàn)象。
由于汽蝕現(xiàn)象和閃蒸現(xiàn)象對設(shè)備有較大的破壞力。我們以前僅對離心泵的汽蝕現(xiàn)象研究較多,而對管路中調(diào)節(jié)閥可能產(chǎn)生的汽蝕和閃蒸現(xiàn)象造成的破壞未引起足夠重視,因此研究防止液體在流動過程中產(chǎn)生汽蝕和閃蒸的機理將顯得更加重要。
氣動調(diào)節(jié)閥的振動一般分為兩種狀態(tài),一個是氣動調(diào)節(jié)閥的整體振動,即整個氣動調(diào)節(jié)閥在管道或基座上頻繁顫動。另一個是調(diào)節(jié)閥閥芯的振動,這從閥桿上下頻繁的移動可看出,以下就這兩種振動原因及其處理措施分析如下:
整個氣動調(diào)節(jié)閥在管道上振動原因大致如下:管道或基座劇烈振動,易引起整個氣動調(diào)節(jié)閥振動;此外還與頻率有關(guān),即當(dāng)外部的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等或接近時受迫振動的能量達到值、產(chǎn)生共振。這兩種因素有時相互影響,會使振動愈振愈烈,使管道跳動,附件或元件松動,并發(fā)出噠噠的響聲,嚴(yán)重的還會造成閥桿斷裂,閥座脫落,致使系統(tǒng)無法工作。基于這種情況,應(yīng)對引起振動的各管道和基座進行加固,這也有助于消除外來頻率的干擾。1流體在調(diào)節(jié)閥中的流動過程液體在調(diào)節(jié)閥的流道中的流動過程是極其復(fù)雜的,根據(jù)連續(xù)性方程:uAp=常數(shù)式中u——截面平均流速,m/s。