Odpływ i kawitacja zaworów oraz metody zapobiegania uszkodzeniom kawitacyjnym. Główne właściwości techniczne zaworów

Odpływ i kawitacja zaworów oraz metody zapobiegania uszkodzeniom kawitacyjnym. Główne właściwości techniczne zaworów

Często widać zawór regulacyjny,Zawór redukcyjny oraz innych elementach tarczy i gniazda przepustnicy posiadają wewnętrzne ślady zużycia, głębokie rowki i wżery, które są najczęściej spowodowane kawitacją. Kawitacja jest formą zniszczenia materiału, gdy ciśnienie i temperatura cieczy osiągają wartość krytyczną, która jest podzielona na dwa etapy: błysk i kawitacja. Wypływanie to bardzo szybki proces przejścia, gdy płyn przepływa przez regulator pod wpływem gniazda i
Często na zaworze regulacyjnym, redukcyjnym i innych elementach przepustnicy oraz na elementach gniazd widać wewnętrzne ślady zużycia, głębokie rowki i wżery, które są najczęściej spowodowane kawitacją.
Kawitacja jest formą zniszczenia materiału, gdy ciśnienie i temperatura cieczy osiągają wartość krytyczną, która jest podzielona na dwa etapy: błysk i kawitacja.
Wypływanie to bardzo szybki proces przemiany, gdy płyn przepływa przez regulator, w wyniku czego gniazdo zaworu i tarcza zaworu tworzą lokalne skurczenie pola przepływu, lokalny opór, w wyniku czego zmienia się ciśnienie płynu i prędkość.
Gdy ciśnienie płynu przepływającego przez kryzę wynosi P1, prędkość nagle gwałtownie wzrasta, a ciśnienie statyczne gwałtownie spada, po osiągnięciu w otworze ciśnienia P2 w płynie, w przypadku ciśnienia pary nasyconej przed Pv, część płynu ulega odparowaniu gazu, powstają pęcherzyki, powstawanie zjawiska współistnienia dwufazowego gazu i cieczy, zwanego etapem błyskawicznym, jest zjawiskiem systemowym.
Regulator nie może uniknąć błysku, chyba że zmienią się warunki systemowe. A kiedy ciśnienie cieczy w zaworze za zaworem ponownie wzrośnie i będzie wyższe niż ciśnienie nasycenia, zwiększone ciśnienie ściska pęcherzyk, w wyniku czego nagle pęka, co nazywa się etapem kawitacji. Podczas kawitacji nasycony pęcherzyk nie jest już obecny i szybko eksploduje z powrotem do stanu ciekłego. Ponieważ objętość pęcherzyków jest przeważnie większa niż objętość tej samej cieczy. Zatem pęknięcie bańki jest przejściem od dużej objętości do małej objętości.
Kawitacja w procesie pękania pęcherzyków, gdy cała energia koncentruje się w punkcie pęknięcia, co powoduje uderzenie w tysiące Newtonów, ciśnienie fali uderzeniowej do 2 × 103 MPa**, więcej niż granica zniszczenia zmęczeniowego większości materiałów metalowych. Jednocześnie lokalna temperatura dochodzi do kilku tysięcy stopni Celsjusza, a naprężenia termiczne powodowane przez te gorące punkty są głównym czynnikiem powodującym uszkodzenia kawitacyjne.
Błysk powoduje erozję, tworząc gładkie ślady zużycia na powierzchni części. Podobnie jak piasek natryskiwany na powierzchnię części, powierzchnia części jest rozdarta, tworząc szorstki otwór żużlowy przypominający powierzchnię zewnętrzną. W warunkach dużej różnicy ciśnień bardzo twarda tarcza i gniazdo ulegną uszkodzeniu w bardzo krótkim czasie, wycieki będą miały wpływ na działanie zaworu. Jednocześnie w procesie kawitacji pęknięcie pęcherzyka wyzwoliło ogromną energię, powodując wibracje wewnętrznych części, wytwarzając hałas do 10 kHz, im więcej pęcherzyków, tym hałas jest poważniejszy.
Metody zapobiegania uszkodzeniom kawitacyjnym
Nie można zapobiec błyskowi zaworu regulacyjnego, można jedynie zapobiec zniszczeniu płomienia. Przy projektowaniu zaworu regulacyjnego czynniki wpływające na uszkodzenia błyskawiczne obejmują głównie konstrukcję zaworu, właściwości materiału i konstrukcję systemu. Uszkodzeniom kawitacyjnym można zapobiec poprzez zygzakowatą ścieżkę, wielostopniową dekompresję i porowatą konstrukcję przepustnicy.
1) Konstrukcja zaworu
Chociaż konstrukcja zaworu nie ma nic wspólnego z płomieniem, może zapobiec jego uszkodzeniu. Kątowa konstrukcja zaworu, w którym medium przepływa od góry do dołu, może lepiej zapobiegać uszkodzeniom spowodowanym błyskiem niż zawór kulisty. Uszkodzenia błyskawiczne powstają w wyniku uderzenia nasyconych pęcherzyków powietrza z dużą prędkością w powierzchnię korpusu zaworu i powodujących korozję powierzchni korpusu zaworu. Ponieważ medium w zaworze kątowym przepływa bezpośrednio do środka rury wylotowej wewnątrz korpusu zaworu, zamiast bezpośrednio uderzać w ściankę korpusu, jak w przypadku zaworu kulowego, niszcząca siła płomienia jest osłabiona.
2) Wybór materiału
Ogólnie rzecz biorąc, materiały o wyższej twardości są bardziej odporne na uszkodzenia spowodowane wypływem płomienia i kawitacją. Do produkcji korpusów zaworów powszechnie stosuje się twarde materiały. Takich jak energetyka często wybiera zawór ze stali stopowej chromowo-molibdenowej, WC9 jest jednym z powszechnie stosowanych materiałów antykorozyjnych. Jeśli dolny zawór kątowy jest wyposażony w rurociąg materiału o dużej twardości, korpus zaworu może wybrać materiał ze stali węglowej, ponieważ ** w dolnej części korpusu zaworu znajduje się tylko ciecz rozprężna.
3) Kręta ścieżka
Jednym ze sposobów ograniczenia odzysku ciśnienia jest przepuszczanie medium przez przepustnicę zygzakowatą ścieżką. Chociaż ta zygzakowata ścieżka może mieć różne formy, takie jak małe otwory, promieniowa ścieżka przepływu itp. Ale efekt każdego projektu jest w zasadzie taki sam. Tę zygzakowatą ścieżkę można wykorzystać przy projektowaniu różnych komponentów do kontroli kawitacji.
4) Dekompresja wielopoziomowa
Każdy etap wielostopniowej dekompresji zużywa część energii, powodując, że ciśnienie wlotowe następnego etapu jest stosunkowo niskie, zmniejszając różnicę ciśnień w kolejnym etapie, odzyskując niskie ciśnienie i unikając powstawania kawitacji. Udana konstrukcja pozwala zaworowi wytrzymać dużą różnicę ciśnień przy jednoczesnym utrzymaniu ciśnienia po skurczu powyżej ciśnienia nasycenia cieczy, zapobiegając powstawaniu kawitacji cieczy. Dlatego przy tym samym spadku ciśnienia przepustnica jednostopniowa z większym prawdopodobieństwem spowoduje kawitację niż przepustnica wielostopniowa.
5) Porowata konstrukcja dławiąca
Dławienie kryzy to kompleksowy schemat projektowy. Zastosowanie specjalnej konstrukcji gniazda i dysku zaworu powoduje przepływ cieczy z dużą prędkością przez gniazdo zaworu i tarczę zaworu, każdy punkt ciśnienia jest wyższy niż temperatura ciśnienia pary nasyconej oraz zastosowanie metody strumienia zbieżnego, dzięki czemu kinetyka cieczy energia zaworu regulacyjnego wynikająca z wzajemnego tarcia i zamieniona na energię cieplną, aby ograniczyć powstawanie pęcherzyków. Z drugiej strony pęknięcie pęcherzyka następuje w środku tulei, co pozwala uniknąć bezpośredniego uszkodzenia powierzchni gniazda i tarczy.
Główne parametry techniczne dotyczące wytrzymałości zaworu
Wytrzymałość zaworu odnosi się do jego zdolności do wytrzymywania średniego ciśnienia. Zawór jest produktem mechanicznym przenoszącym ciśnienie wewnętrzne, dlatego musi posiadać wystarczającą wytrzymałość i sztywność, aby zapewnić długotrwałe użytkowanie bez pęknięć i odkształceń.

Skuteczność uszczelniania

Skuteczność uszczelnienia zaworu odnosi się do części uszczelniających zawór, które zapobiegają wyciekom mediów i są to najważniejsze wskaźniki wydajności technicznej zaworu. Zawór składa się z trzech części uszczelniających: styku części otwierającej i zamykającej oraz gniazda zaworu, dwóch powierzchni uszczelniających; Dopasowanie dławnicy i trzpienia zaworu oraz dławnicy; Połączenie korpusu z maską. Jeden z pierwszych wycieków nazywany jest wyciekiem wewnętrznym i zwykle mówi się, że jest luźny i wpływa na zdolność zaworu do odcięcia medium. W przypadku klasy zaworów blokowych nie jest dozwolony przeciek wewnętrzny. Te dwa ostatnie wycieki nazywane są wyciekami zewnętrznymi, to znaczy wyciekiem medium z zaworu na zewnątrz zaworu. Wyciek spowoduje straty materialne, zanieczyszczenie środowiska, a także poważne wypadki. W przypadku mediów łatwopalnych, wybuchowych, toksycznych lub radioaktywnych wyciek nie jest dozwolony, dlatego zawór musi mieć niezawodne właściwości uszczelniające.

Przepływ medium

Medium przepływające przez zawór spowoduje stratę ciśnienia (różnicę ciśnień przed i za zaworem), czyli zawór stawia pewien opór przepływowi medium, a pokonanie przez niego oporu zaworu będzie wymagało określonej ilości energii. Od rozważenia oszczędności energii, projektowania i produkcji zaworów w celu maksymalnego zmniejszenia oporu zaworu wobec przepływającego medium.
Siła otwierania i zamykania oraz moment otwierania i zamykania

Siła i moment otwierania i zamykania to siły lub momenty, które należy przyłożyć, aby otworzyć lub zamknąć zawór. Zamknij zawór, należy wykonać część otwierającą i zamknąć i wysłać uszczelkę pomiędzy dwoma naciskami powierzchni uszczelniającej, ale także pokonać pomiędzy trzpieniem a uszczelnieniem, trzpieniem zaworu i pomiędzy gwintami nakrętki, tarciem łożyska końca drążka zaworu i inne części siły tarcia, a zatem musi wywierać siłę zamykającą i moment zamykający, w procesie otwierania i zamykania zawór jest potrzebny do otwierania i zamykania, a moment otwierania i zamykania zmienia się, jego maksymalna wartość występuje w momencie końcowym zamknięcia lub początkowy moment otwarcia. Zawory powinny być projektowane i produkowane w sposób zmniejszający siłę zamykającą i moment zamykający.

Prędkość otwierania i zamykania

Prędkość otwierania i zamykania wyrażana jest jako czas wymagany do zakończenia otwierania lub zamykania zaworu. Ogólna prędkość otwierania i zamykania zaworu nie jest rygorystycznymi wymaganiami, ale niektóre warunki mają specjalne wymagania dotyczące prędkości otwierania i zamykania, takie jak niektóre wymagania dotyczące szybkiego otwierania lub zamykania w razie wypadku, niektóre wymagania dotyczące powolnego zamykania w przypadku uderzenia wody, co należy wziąć pod uwagę przy wyborze typu zaworu.
Czułość i niezawodność ruchu

Dotyczy to zaworu dla średnich zmian parametrów, należy wykonać odpowiednią reakcję na stopień czułości. W przypadku przepustnicy, reduktora ciśnienia, zaworu regulacyjnego i innych zaworów służących do regulacji parametrów medium, a także zaworu bezpieczeństwa, zaworu odwadniającego i innych zaworów o określonych funkcjach, czułość funkcjonalna i niezawodność są bardzo ważnymi wskaźnikami parametrów technicznych.

Żywotność

Reprezentuje trwałość zaworu, jest ważnym wskaźnikiem wydajności zaworu i ma duże znaczenie ekonomiczne. Zwykle w celu zapewnienia wymagań dotyczących plombowania liczbę wyrażeń można również wyrazić za pomocą czasu.