Прогар и кавитация арматуры и способы предотвращения кавитационных повреждений. Основные технические характеристики арматуры.

Прогар и кавитация арматуры и способы предотвращения кавитационных повреждений. Основные технические характеристики арматуры.

Часто можно увидеть регулирующий клапан,редукционный клапан и другие части диска и седла дроссельной заслонки с внутренними следами износа, глубокими канавками и ямками, которые в основном вызваны кавитацией. Кавитация — это форма разрушения материала, когда давление и температура жидкости достигают критического значения, которое разделяется на две стадии вспышки и кавитации. Вспышка – это очень быстрый переходный процесс, когда жидкость протекает через регулятор за счет седла и
Часто можно увидеть регулирующий клапан, редукционный клапан и другие диски и седла дроссельной заслонки с внутренними следами износа, глубокими канавками и ямками, которые в основном вызваны кавитацией.
Кавитация — это форма разрушения материала, когда давление и температура жидкости достигают критического значения, которое разделяется на две стадии вспышки и кавитации.
Вспышка - это очень быстрый процесс трансформации, когда жидкость протекает через регулятор, из-за того, что седло клапана и диск клапана образуют локальное сжатие области потока, локальное сопротивление, так что давление жидкости и скорость изменяются.
Когда давление P1 жидкости, протекающей через отверстие, скорость внезапно резкое увеличение статического давления резко упало, после давления отверстия P2 в жидкости в случае давления насыщенного пара перед Pv, часть жидкости превращается в пар газа, пузырьки, формирование явления двухфазного сосуществования газа и жидкости, называемого стадией вспышки, это системное явление.
Регулятор не может избежать вспышки, пока не изменятся условия системы. А когда выходное давление жидкости в клапане снова возрастает и становится выше давления насыщения, повышенное давление сжимает пузырек, так что он внезапно лопается, что называется стадией кавитации. Во время кавитации насыщенный пузырек больше не существует и быстро взрывается обратно в жидкое состояние. Потому что объём пузырьков в большинстве случаев больше объёма той же жидкости. Итак, лопание пузыря – это переход от большого объема к малому.
Кавитация в процессе взрыва пузырька, когда вся энергия концентрируется в точке разрыва, в результате чего возникает удар в тысячи Ньютонов, давление ударной волны до 2×103 МПа**, что превышает предел усталостного разрушения большинства металлических материалов. При этом локальная температура достигает нескольких тысяч градусов Цельсия, а термическое напряжение, вызванное этими горячими точками, является основным фактором возникновения кавитационных повреждений.
Оплавление вызывает эрозионные повреждения, образуя на поверхности деталей гладкие следы износа. Подобно песку, распыляемому на поверхность детали, поверхность детали рвется, образуя шероховатую шлаковую дыру, подобную внешней поверхности. В условиях высокого перепада давления очень твердый диск и седло будут повреждены за очень короткое время, утечки повлияют на работу клапана. В то же время в процессе кавитации при взрыве пузырька выделяется огромная энергия, вызывающая вибрацию внутренних частей, производящую шум до 10 кГц, чем больше пузырьков, тем серьезнее шум.
Методы предотвращения кавитационных повреждений
Регулирующий клапан вспышки невозможно предотвратить, можно сделать это, чтобы предотвратить разрушение вспышки. При проектировании регулирующего клапана факторы, влияющие на повреждение от вспышки, в основном включают конструкцию клапана, свойства материала и конструкцию системы. Кавитационные повреждения можно предотвратить за счет зигзагообразной траектории, многоступенчатой ​​декомпрессии и пористой конструкции дроссельного клапана.
1) Конструкция клапана
Хотя конструкция клапана не имеет ничего общего с вспышкой, она может ограничить повреждение вспышки. Угловая конструкция клапана, в которой среда течет сверху вниз, может предотвратить повреждение от вспышки лучше, чем сферический клапан. Повреждение от вспышки вызвано высокоскоростными насыщенными пузырьками, которые ударяются о поверхность корпуса клапана и разъедают поверхность корпуса клапана. Поскольку среда в угловом клапане течет непосредственно к центру выходной трубы внутри корпуса клапана, а не напрямую воздействует на стенку корпуса, как в сферическом клапане, разрушительная сила вспышки ослабляется.
2) Выбор материала
В целом материалы с более высокой твердостью более устойчивы к вспышкам и кавитационным повреждениям. Для изготовления корпусов клапанов обычно используются твердые материалы. Например, в энергетической промышленности часто выбирают стальные клапаны из хромомолибденового сплава, WC9 является одним из широко используемых антикоррозионных материалов. Если выходной угловой клапан оснащен трубопроводом для материала высокой твердости, для корпуса клапана можно выбрать материал из углеродистой стали, поскольку ** в выходной части корпуса клапана выбрасывается только жидкость.
3) Извилистый путь
Одним из способов снижения восстановления давления является пропускание рабочей среды через дроссель зигзагообразным путем. Хотя этот зигзагообразный путь может иметь разные формы, например, небольшие отверстия, радиальный путь потока и т. д., но эффект каждой конструкции в основном одинаков. Эту зигзагообразную траекторию можно использовать при проектировании различных компонентов для борьбы с кавитацией.
4) Многоуровневая декомпрессия
Каждая ступень многоступенчатой ​​декомпрессии потребляет часть энергии, делая давление на входе следующей ступени относительно низким, уменьшая перепад давления следующей ступени, восстанавливая низкое давление и предотвращая возникновение кавитации. Удачная конструкция позволяет клапану выдерживать большой перепад давления, сохраняя при этом давление после сжатия выше давления насыщения жидкости, предотвращая образование кавитации жидкости. Следовательно, при одинаковом перепаде давления одноступенчатый дроссель с большей вероятностью будет вызывать кавитацию, чем многоступенчатый дроссель.
5) Пористая конструкция дросселирования
Дроссельное регулирование диафрагмы представляет собой комплексную схему проектирования. Использование специальной формы седла и диска клапана обеспечивает высокоскоростную передачу жидкости через седло клапана и диск клапана, каждая точка давления выше температуры давления насыщенного пара, а также использование метода схождения струи, так что кинетическая жидкость энергия регулирующего клапана за счет взаимного трения преобразуется в тепловую энергию, чтобы уменьшить образование пузырьков. С другой стороны, разрыв пузырька происходит в центре втулки, что позволяет избежать прямого повреждения седла и поверхности диска.
Основные технические показатели прочности клапана.
Прочностные характеристики клапана относятся к способности клапана выдерживать среднее давление. Клапан представляет собой механическое изделие, воспринимающее внутреннее давление, поэтому он должен обладать достаточной прочностью и жесткостью, чтобы обеспечить длительное использование без разрывов и деформаций.

Герметизирующие характеристики

Характеристики уплотнения клапана относятся к деталям уплотнения клапана, предотвращающим утечку среды, это наиболее важные показатели технических характеристик клапана. Клапан состоит из трех уплотнительных частей: контакт между открывающейся и закрывающейся частями и двумя уплотняющими поверхностями седла клапана; Соответствие сальника и штока клапана и сальниковой коробки; Соединение кузова с капотом. Одна из первых утечек называется внутренней утечкой, которую обычно называют слабой. Она влияет на способность клапана перекрывать среду. Для класса запорной арматуры внутренняя утечка не допускается. Последние две утечки называются внешними утечками, то есть утечками среды из клапана в клапан снаружи. Утечка приведет к материальному ущербу, загрязнению окружающей среды, а также к серьезным несчастным случаям. Для легковоспламеняющихся, взрывоопасных, токсичных или радиоактивных сред утечка не допускается, поэтому клапан должен иметь надежные герметизирующие свойства.

Поток среды

Среда через клапан будет производить потерю давления (перепад давления до и после клапана), то есть клапан оказывает определенное сопротивление потоку среды, среда для преодоления сопротивления клапана будет потреблять определенное количество энергии. С учетом энергосбережения проектирование и изготовление клапанов направлено на максимальное снижение сопротивления клапана потоку среды.
Сила открытия и закрытия, а также момент открытия и закрытия.

Сила и крутящий момент открытия и закрытия — это силы или крутящие моменты, которые необходимо приложить для открытия или закрытия клапана. Закройте клапан, необходимо сделать часть открытия-закрытия и отправить форму уплотнения между двумя уплотняющими поверхностями, а также преодолевать давление между штоком и набивкой, штоком клапана и между резьбой гайки, трением подшипника на конце штока клапана и другие части силы трения и, следовательно, должны оказывать силу закрытия и момент закрытия. В процессе открытия и закрытия клапану требуется сила открытия и закрытия, а крутящий момент открытия-закрытия изменяется. Его максимальное значение приходится на последний момент. закрытия или начальный момент открытия. Клапаны должны быть спроектированы и изготовлены так, чтобы уменьшить силу закрытия и крутящий момент закрытия.

Скорость открытия и закрытия

Скорость открытия и закрытия выражается как время, необходимое для завершения открытия или закрытия клапана. Общая скорость открытия и закрытия клапана не является строгими требованиями, но в некоторых условиях имеются особые требования к скорости открытия и закрытия, например, некоторые требования к быстрому открытию или закрытию в случае аварий, некоторые требования к медленному закрытию в случае удара воды, что следует учитывать при выборе типа клапана.
Чувствительность и надежность движений

Это относится к клапану для изменения параметров среды, который обеспечивает соответствующую реакцию на степень чувствительности. Для дроссельного клапана, редукционного клапана, регулирующего клапана и других клапанов, используемых для регулирования параметров среды, а также предохранительного клапана, ловушки и других клапанов со специфическими функциями, его функциональная чувствительность и надежность являются очень важными показателями технических характеристик.

Срок службы

Он отражает долговечность клапана, является важным показателем производительности клапана и имеет большое экономическое значение. Обычно для того, чтобы обеспечить требования к запечатыванию количества экспрессий, их также можно выразить с помощью времени.