Спалах і кавітація клапанів і способи запобігання кавітаційного пошкодження основних технічних властивостей клапанів

Спалах і кавітація клапанів і способи запобігання кавітаційного пошкодження основних технічних властивостей клапанів

Часто можна побачити регулюючий клапан,редукційний клапан та інші частини диска дросельної заслінки та сидіння мають внутрішні сліди зносу, глибокі канавки та ямки, які здебільшого викликані кавітацією. Кавітація - це форма руйнування матеріалу, коли тиск і температура рідини досягають критичного значення, яка поділяється на спалах і кавітацію в два етапи. Спалах - це дуже швидкий перехідний процес, коли рідина протікає через регулятор через сідло і
Часто на регулюючому клапані, редукційному клапані та інших частинах диска дросельної заслінки та сідла можна побачити внутрішні сліди зносу, глибокі канавки та ямки, які здебільшого викликані кавітацією.
Кавітація - це форма руйнування матеріалу, коли тиск і температура рідини досягають критичного значення, яка поділяється на спалах і кавітацію в два етапи.
Спалах - це дуже швидкий процес трансформації, коли рідина протікає через регулятор, через сідло клапана та диск клапана утворюється локальне скорочення площі потоку, місцевий опір, так що тиск рідини та швидкість змінюються.
Коли тиск P1 рідини, що протікає через отвір, швидкість раптово різко зростає, статичний тиск різко впав, після тиску P2 в рідині у випадку тиску насиченої пари до Pv, частина рідини у випаровування газу, бульбашки, Явище двофазного співіснування газоподібної рідини, яке називається стадією спалаху, це системне явище.
Регулятор не може уникнути спалаху, якщо умови системи не зміняться. І коли тиск рідини в клапані знову підвищується і стає вищим за тиск насичення, підвищений тиск стискає бульбашку, і вона раптово лопається, що називається стадією кавітації. Під час кавітації насичений міхур більше не присутній і швидко вибухає назад у рідкий стан. Тому що об’єм бульбашок здебільшого більший за об’єм тієї ж рідини. Отже, лопнув міхур – це перехід від великого обсягу до малого.
Кавітація в процесі вибуху бульбашки, коли вся енергія зосереджена в точці розриву, що призводить до тисяч ньютонів удару, тиску ударної хвилі до 2 × 103 МПа,** що перевищує межу втомного руйнування більшості металевих матеріалів. У той же час місцева температура досягає кількох тисяч градусів за Цельсієм, і термічний стрес, спричинений цими гарячими точками, є основним фактором, що викликає кавітаційне пошкодження.
Спалах викликає ерозійні пошкодження, утворюючи гладкі сліди зносу на поверхні деталей. Подібно до піску, розпорошеного на поверхню деталі, поверхня деталі розривається, утворюючи шорстку шлакову дірку, як зовнішня поверхня. В умовах високого перепаду тиску дуже жорсткий диск і сідло будуть пошкоджені за дуже короткий час, витік, вплине на продуктивність клапана. Водночас у процесі кавітації бульбашка, яка вибухнула, вивільнила величезну енергію, спричинивши вібрацію внутрішніх частин, створивши шум до 10 кГц. Чим більше бульбашок, тим серйозніший шум.
Методи запобігання кавітаційним пошкодженням
Неможливо запобігти спалаху регулюючого клапана, можна зробити, щоб запобігти руйнуванню спалаху. У конструкції регулюючого клапана фактори, що впливають на пошкодження спалахом, в основному включають структуру клапана, властивості матеріалу та конструкцію системи. Пошкодження від кавітації можна запобігти за допомогою зигзагоподібного шляху, багатоступеневої декомпресії та пористої структури дросельного клапана.
1) Будова клапана
Хоча структура клапана не має нічого спільного зі спалахом, вона може стримати пошкодження спалаху. Кутова структура клапана з середовищем, що тече зверху вниз, може краще запобігти спалаху, ніж сферичний клапан. Пошкодження спалахом спричинене високошвидкісними насиченими бульбашками, які вдаряються з поверхнею корпусу клапана та роз’їдають поверхню корпусу клапана. Оскільки середовище в кутовому клапані тече безпосередньо до центру труби, що йде вниз за потоком, усередині корпусу клапана, а не безпосередньо впливає на стінку корпусу, як у сферичного клапана, руйнівна сила спалаху послаблюється.
2) Вибір матеріалу
Загалом, матеріали з вищою твердістю більш стійкі до спалаху та кавітації. Для виготовлення корпусів клапанів зазвичай використовуються тверді матеріали. Такі, як енергетика, часто вибирають клапан зі сплаву хромомолібденової сталі, WC9 є одним із широко використовуваних антикорозійних матеріалів. Якщо нижній кутовий клапан має високу твердість матеріалу трубопроводу, корпус клапана може вибрати матеріал із вуглецевої сталі, оскільки ** у нижній частині корпусу клапана лише флеш-рідина.
3) Звивистий шлях
Одним із способів зменшення відновлення тиску є пропускання потоку середовища через дросель із зигзагоподібною траєкторією. Хоча цей зигзагоподібний шлях може мати різні форми, наприклад маленькі отвори, радіальний шлях потоку тощо. Але ефект кожного дизайну в основному однаковий. Цей зигзагоподібний шлях можна використовувати в дизайні різних компонентів для контролю кавітації.
4) Багаторівнева декомпресія
Кожна стадія багатоступеневої декомпресії споживає частину енергії, роблячи вхідний тиск наступної стадії відносно низьким, знижуючи перепад тиску наступної стадії, відновлюючи низький тиск і уникаючи утворення кавітації. Вдала конструкція дозволяє клапану витримувати великий перепад тиску, зберігаючи тиск після стиснення вище тиску насичення рідини, запобігаючи виникненню кавітації рідини. Тому при однаковому перепаді тиску одноступінчастий дросель з більшою ймовірністю спричинить кавітацію, ніж багатоступінчастий.
5) Пориста конструкція дроселю
Дроселювання отвору є комплексною схемою конструкції. Використання спеціальної форми конструкції сідла та диска клапана забезпечує швидкісну рідину через сідло клапана та диск клапана в кожній точці тиску вище, ніж температура тиску насиченої пари, а також використання струминного методу конвергенції, щоб кінетика рідини енергія регулюючого клапана за рахунок взаємного тертя перетворюється на теплову енергію, щоб зменшити утворення бульбашок. З іншого боку, розрив міхура відбувається в центрі гільзи, уникаючи прямого пошкодження сідла та поверхні диска.
Основні технічні показники міцності клапана
Міцність клапана відноситься до здатності клапана витримувати середній тиск. Клапан є механічним виробом, який витримує внутрішній тиск, тому він повинен мати достатню міцність і жорсткість, щоб забезпечити тривале використання без розриву або деформації.

Ефективність ущільнення

Ефективність ущільнення клапана відноситься до ущільнювальних частин клапана для запобігання витоку середовища, це найважливіший показник технічної ефективності клапана. Є три ущільнювальні частини клапана: контакт між відкриваючою та закриваючою частинами та сідло клапана, дві ущільнювальні поверхні; Відповідність сальника та штока клапана та сальникової коробки; Сполучення корпусу з капотом. Один із попередніх витоків називається внутрішнім витоком, який зазвичай називають слабким, він вплине на здатність клапана відрізати середовище. Для класу запірної арматури внутрішній витік не допускається. Останні два витоку називають зовнішнім витоком, тобто витоком середовища від клапана до клапана назовні. Витік спричинить матеріальні втрати, забруднення навколишнього середовища, а також серйозні аварії. Для легкозаймистих, вибухонебезпечних, токсичних або радіоактивних середовищ витік не допускається, тому клапан повинен мати надійну герметичність.

Потік середовища

Середовище через клапан вироблятиме втрату тиску (різниця тиску до та після клапана), тобто клапан має певний опір потоку середовища, середовище для подолання опору клапана споживатиме певну кількість енергії. З огляду на енергозбереження, проектування та виготовлення клапанів максимально зменшують опір клапана середовищу потоку.
Сила відкривання та закривання та момент відкривання та закривання

Сила відкривання та закривання та крутний момент – це сили або крутні моменти, які необхідно застосувати, щоб відкрити або закрити клапан. Закрийте клапан, потрібно зробити відкриту-закриту частину та надіслати форму ущільнення між двома ущільнювальними поверхнями тиску, але також подолати між штоком та ущільненням, штоком клапана та між нитками гайки, тертя підшипника штока клапана та інші частини сили тертя, і, отже, повинні прикладати силу закриття та момент закриття, у процесі відкривання та закривання клапан необхідний для відкривання та закривання сили та змінюється крутний момент відкриття-закриття. Його максимальне значення припадає на останній момент закриття або початковий момент відкриття. Клапани повинні бути розроблені та виготовлені таким чином, щоб зменшити силу закриття та крутний момент закриття.

Швидкість відкриття та закриття

Швидкість відкриття та закриття виражається як час, необхідний для завершення відкриття або закриття клапана. Загальна швидкість відкриття та закриття клапана не є жорсткими вимогами, але деякі умови мають особливі вимоги до швидкості відкриття та закриття, наприклад, деякі вимоги щодо швидкого відкриття та закриття, у разі аварій, деякі вимоги щодо повільного закриття, у разі удару водою, що слід враховувати при виборі типу клапана.
Чутливість і надійність руху

Це відноситься до клапана для середніх змін параметрів, які відповідають ступеню чутливості. Для дросельного клапана, редукційного клапана, регулюючого клапана та інших клапанів, які використовуються для регулювання параметрів середовища, а також запобіжного клапана, клапана-пастки та інших клапанів зі спеціальними функціями, їх функціональна чутливість і надійність є дуже важливими показниками технічної ефективності.

Термін служби

Він вказує на довговічність клапана, є важливим показником продуктивності клапана та має велике економічне значення. Зазвичай для того, щоб забезпечити вимоги до ущільнення, кількість разів для виразу також може бути виражена використанням часу.