如何應對ATOS電磁閥的氣蝕及防護？

    如何應對ATOS電磁閥的氣蝕及防護？

    ATOS電磁閥閥體種類很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉(zhuǎn)、蝶形、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前，要對控制過程的介質(zhì)、工藝條件和參數(shù)進行細心的分析，收集足夠的數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)對調(diào)節(jié)閥的要求，根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)來確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時，可從以下幾方面考慮：

    （1）閥芯形狀結(jié)構(gòu)主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。

    （2）耐磨損性當流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時，閥芯、閥座接合面每一次關(guān)閉都會受到嚴重摩擦。因此閥門的流路要光滑，閥的內(nèi)部材料要堅硬。

    （3）耐腐蝕由于介質(zhì)具有腐蝕性，在能滿足調(diào)節(jié)功能的情況下，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單閥門。

    （4）介質(zhì)的溫度、壓力當介質(zhì)的溫度、壓力高且變化大時，應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。

    （5）防止閃蒸和空化閃蒸和空化只產(chǎn)生在液體介質(zhì)。在實際過程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數(shù)的計算，還會形成振動和噪聲，使閥門的使用壽命變短，因此在選擇閥門時應防止閥門產(chǎn)生閃蒸和空化。

    氣蝕一般出現(xiàn)在兩個階段。首先，當液體壓力低于液體蒸汽壓時，在液體中形成蒸汽泡，由液體攜帶氣泡的邊緣層向下游移動。其次，如果出口壓力大于液體蒸汽壓力，氣泡就會破裂或爆破，同時產(chǎn)生巨大的壓力沖擊波，并通過液體向外傳播，集中撞擊管道壁和閥內(nèi)零件，沖擊到相近的金屬表面上。氣泡破裂對金屬表面的沖擊類似于微流噴射，它能以104MPa的壓力，振動和碰撞管壁。在液體內(nèi)，當氣泡遠離金屬表面破裂時，產(chǎn)生球形壓力波，此時，碰撞壓力約為103MPa，且微流噴射的影響未達到金屬固體壁。如果氣泡接近金屬表面破裂，微流噴射將直接沖擊金屬表面。由于沖擊波反復沖擊，導致金屬表面疲勞、撕裂和其他缺陷。氣蝕損壞表現(xiàn)為金屬表面凹凸不平和多孔現(xiàn)象。如果閥門出口壓力低于液體蒸汽壓時，蒸汽氣泡不會破裂，液體以氣液兩相混合狀態(tài)存在，液流速度將繼續(xù)增大，這種狀態(tài)稱為閃蒸（圖2）。閃蒸并不是一個主要問題，其損害與氣蝕不同，通常選用抗沖蝕的閥體和閥瓣材料，限制閥門出口流速，可大大降低和消除，延長調(diào)節(jié)閥的使用壽命。閃蒸時Pv>P2。

    ATOS電磁閥壞是一種機械性的破壞。但是，在腐蝕性介質(zhì)中，氣蝕會加快腐蝕侵蝕。氣蝕發(fā)生時，微流噴射（或沖擊波）破壞了金屬表面的鈍化膜保護層，基體金屬受到侵蝕，產(chǎn)生化學腐蝕。沖蝕又把產(chǎn)生的腐蝕介質(zhì)沖掉，引起新的腐蝕。與氣蝕或氣蝕腐蝕相關(guān)的沖蝕導致金屬進一步磨損和破壞，通過氣蝕和腐蝕的影響，材料被沖蝕磨損（圖3）。

    沖蝕強度與流體流速有關(guān)

    e=KVn

    式中e——材料損耗

    K——常數(shù)

    V——流速，m/s

    n——磨損指數(shù)

    一般沖蝕下，磨損指數(shù)n≈2.5，當氣蝕和腐蝕相結(jié)合影響時，磨損指數(shù)可達n=7。

    氣蝕不僅對閥門產(chǎn)生機械損害，導致閥門失效，而且產(chǎn)生嚴重的噪聲。當液體流過閥座通孔或節(jié)流孔時，會突然加速、氣化和膨脹，在管路中產(chǎn)生紊流、振動和動力噪聲。氣蝕氣泡的破裂是噪聲的主要來源，通常有氣蝕就有噪聲，噪聲量直接與氣蝕程度有關(guān)。因此，氣蝕對調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)管路的影響相當大。

    3 氣蝕的防護

    3.1 材料的選擇

    氣蝕破壞與金屬的機械性能和抗腐蝕能力有關(guān)，因為抗氣蝕破壞主要是材料抵抗氣泡破裂時形成重疊凹坑的能力，它隨材料吸收能量的能力而改變。抗氣蝕破壞較好的材料應具備堅實和均勻的細晶粒結(jié)構(gòu)，變形能力大，抗拉強度和硬度高，加工硬化性好，疲勞極限和抗腐蝕疲勞極限強度高。韌性材料抗氣蝕能力要高于脆性材料，因此，通?？蛇x用不銹鋼閥門，提高抗氣蝕能力。

    3.2 閥門的形式

    ATOS電磁閥的形式將影響其對氣蝕的敏感性，調(diào)節(jié)閥一般有兩種形式，即低復原閥門（如截止閥等）和高復原閥門（如球閥和蝶閥等）。這2種形式的閥門在進口壓力和壓降相同的情況下，流體通過收縮截面時，高復原閥門的閥后出口壓力恢復遠大于低復原閥門。對截止閥而言，其通道的幾何形狀和湍流存在，會產(chǎn)生很大的流體阻力，因此，在閥后出口壓力不會恢復很多。而對球閥而言，其進口流體阻力不大，在閥后出口壓力恢復很多，閥門的復原性可用壓力恢復系數(shù)FL表示（圖4）。

    FL越接近1.0，壓力恢復越少。

    3.3 壓力降的分布

    壓力降分布的均勻性也對氣蝕產(chǎn)生影響，可以采用幾個串聯(lián)閥門和一系列節(jié)流孔板，把壓力降分布在幾個串聯(lián)閥門之間或分布在一個閥門和節(jié)流孔板之間。閥門和節(jié)流孔板沿介質(zhì)流動方向的合理設(shè)置，可以經(jīng)濟和地控制氣蝕。采用多級壓降和增加流體出口面積，可以地控制流體速度?？刂屏黧w速度（相當于控制閥內(nèi)的壓力）是避免氣蝕的手段，其目的是使閥內(nèi)壓力高于流體壓力蒸汽壓，避免蒸汽氣泡破裂，較好的避免了閥內(nèi)的氣蝕。

    閥門的壓降可以分成幾段來實現(xiàn)。當調(diào)節(jié)閥上的壓降產(chǎn)生在多級閥瓣上時，總壓降（P1-Pn）被劃分成幾個較小的連續(xù)壓降P2、P3、…Pn，在下一個節(jié)流級之前，流體壓力被允許恢復到中間壓力P2、P3、…Pn-1，一直到后的壓降Pn，使氣蝕消除在一個較大的延伸區(qū)內(nèi)