【摘要】目前在控制高静压、高差压流体的场合里,通常是采用常规的单座高压角型调节阀,流向是底进侧出(即流开式)者居多。近几年,国内一些工厂相继引进了一些不同类型的调节阀。下面拟介绍几种调节阀的使用情况。
1、单座角型阀
(1)国产的:ZMAS-220/320型,用作铜洗塔氨冷器、氨分离器的液位调节阀。△P=125~275kgf/cm2,t=-5~
图 1
(2)引进的:
①UHDE(西德),用作尿素合成塔的压力调节阀。△P=200kgf/cm2,t=
图 2
②UHDE(西德),用作尿素汽提塔的液位调节阀。△P=138kgf/cm2,t=
图 3
2、套筒式阀
PIGNONESUD(意大利),系高压蒸汽阀。△P=63~79kgf/cm2,t=
图 4
3、多级速度头损失式阀
(1)MOTOYAMA(日本本山),用作尿素合成塔的压力调节阀,△P=203kgf/cm2,t=
图 5
(2)新泻—MASONEILAN(日、美),79000型调节阀如图6所示。其工作条件同上,Cv=15,Dg=2",阀芯、阀座材料为SUS
图6
对于上述调节阀的损坏现象,普遍认为是由于在高静压、高差压的场合下使用的调节阀,常常在流体流经阀芯与阀座间的节流段时,会连续地产生闪蒸和空化现象所致。其中闪蒸对阀并无损坏作用,但对调节阀流通能力C值的计算则有影响。在实际应用时,一般而论按非闪蒸计算得到的C值加上25%后所选得的阀径再放大一级;或按C选=
如果工作介质对阀芯、阀座有侵蚀作用(主要是化学和电化学作用),将加速阀门的损坏,使其失去调节的功能。
近几年来,对流体、流经调节阀的闪蒸空化现象及其噪音估计和介质的侵蚀作用,国内外均有不少文献详细地阐述,在此就不赘述了。
综上所述,笔者认为合理选用材料、正确地选择调节阀和安装维护,是延长调节阀使用寿命,以确保调节系统连续正常运行的几项重要工作。
一、 选用合适的材料
一般为防止侵蚀作用,多按工作条件选用相应牌号的不锈钢制造阀芯、阀座。如果考虑有空化现象产生的场合,则还得从材料的屈服点、抗拉强度的疲劳极限、硬度、韧性、合金成分和分布状态、晶粒粗细和结晶状态及杂质等因素来选择。硬度是表征金属材料耐空化性能的重要指标之一,硬度愈高,愈耐空化。因此,国内外已普遍采用高硬度合金材料制造耐侵蚀、耐空化的阀芯组件,如硬质合金、A4合金钢(含氮不锈钢)、含铌不锈钢和纯锆低合金等。
18-8、2Cr13是制造阀芯、阀座的常用不锈钢,而Mo2Ti和A4合金钢则是用于有强腐蚀性介质(如尿液)场合的特殊材料。国内常用渗铬或堆焊硬质合金的办法,对阀芯、阀座表面进行硬化处理,其中钨铬钴合金(即Stellite合金)是目前普遍采用的抗空化作用最好材料之一,A4合金钢也是耐侵蚀和耐空化的一种较理想材料。有的文献介绍,碳化钨合金较钨铬钴合金更耐用,其缺点是性脆难加工。表1是几种材料耐空化性能的比较。
牌号 抗空化性能
钨铬钴合金 优
硬质合金 优
A4合金钢 优
ANSI
17-4或17-7PH 良
ANSI316或
铬-铅钢 可
铸铁 可
碳钢 劣
二、正确地选择调节阀的型式
正确地选择调节阀的型式,是避免或减少空化破坏的有效措施之一。实践证明,流体流经调节阀的流动状态,特别是在高差压时的压力分布,对空化的产生有很大的影响。其差压可由下式来确定:
△Pmax=Cf2(P1—Ff•Pv)
式中
△Pmax — 允许最大差压,kgf/cm2;
Cf —临界流量系数,又叫阀的压力恢复系数;
P1 —调节阀前压力,kgf/cm2(绝);
Ft —临界压力比,又叫闪蒸系数;
Pv —工作状态下液体对应于入口温度的饱和蒸汽压力,kgf/cm2。
在实际应用时,可用起始空化作用系数Kc代替Cf2,则得:
△P起始空化=Kc(P1-Pv)
式中:
△P起始空化 — 流体在阀内开始发生空化作用时的差压,kgf/cm2。
Kc —起始空化作用系数,又叫空化系数,它因介质种类、阀芯与阀座的形状结构和流向的不同而不同,一般取Kc=0.17~0.80。
当阀的△P<△P起始空化时,流体为亚临界状态;当在△P起始空化<△P≤△Pc(临界差压)时,流体为发生空化作用的初始状态;当△P>Pv时,流体处于全空化的临界状态。这可从图7得到说明。
由此可见,选用Cf值或Kc值较大的调节阀,使其△P<△Pmax或△P<△P起始空化,从而使调节阀始终在亚临界区内工作,就可有效地避免空化作用的发生。
如果不能避免出现△P>△PC时,过去是串接两个或两个以上的阀,以减少每个阀所承受的差压,使每个阀的△P<△PC,以防止空化现象的产生。但这样不仅给安装、维护带来不少麻烦,而且可能反而降低调节品质,现在可选用下列能避免或减少空化和噪音的调节阀。