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超高压调节阀的常见问题以及技术改进
* 来源 : http://www.xmylok.com * 作者 : 进口调节阀 * 发表时间 : 2017-12-06 * 浏览 : 0

本文对超高压调节阀经常出现的一些问题作出分析,并且提出解决方案。

超高压调节阀在结构上可分多级节流式和单级节流 式两种。前者结构较复杂,调节性能较差,使用较少。后者对节流件(阀芯、阀座)材料要求高,但因结构简单,调节性能好,使用普遍。从今后的发展趋势来看,单级式结构将会更加普遍地应用。

一、对一些基本问题的分析

1.      影响超高压调节阀使用寿命的因索

影响超高压调节阀使用寿命的主要直接原因是气蚀与冲刷。另外,如阀的阻力大小、流向、开度的大小,这些都因可 增加或减小气蚀、冲刷的作用而成为影响高压调节阀寿命 的间接原因。

(1)    气蚀调节阀工作时,阀内压力的变化曲线在节流处流动面积小,流速高,速度能 大。随着速度能的增加,压力能就下降/当压力低于 该介质的饱和蒸汽压iv值后,液体便气化,逸出气泡,形成气液两相流动,这就是;所谓闪蒸,流经节流区后,流速下降,速度能又下降,压力 能又上升。若压力回升到高于pv值后,液体中的气泡便破裂而又成液体,这种现象称为空化。根据气泡 理论,在气泡破裂的瞬时可产生高达数百公斤的爆破压力。此压力若作用在材料表面上,就像小弹头一样 冲击在金属表面上,不断作用的结果,材料表面会形成蜂窝状的小孔。同时,还会引起振动和噪音, 这种现象即所谓气蚀,这时的噪音称为气蚀噪音。气蚀是造成高压阀使用寿命短的主要因素。

冲刷超高压阀在节流中,由于压差大、流速高、冲刷能力就很强将使材料按着介质流动的方向冲刷成流线形的槽。阀的开度越小,节流间隙越小,冲刷就越厉害。

(3)    流向介质的流动方向对阀的使用寿命大有 影响。对流开型(底进侧出),介质首先通过 阀座通道缓慢节流?压力逐步下降,流经节流口后,面积突然扩大,使压力急剧回升,气泡迅速破裂,因此,气蚀作用强。同时,介质往上流动,气蚀与冲刷又主要作 用在密封面上(见图3),致使阀的密封面很快破坏,所 以寿命短;对流闭型(侧进底出),介质首先通过节流口,使压力急剧下降,在流经阀座通道过程 ,面积逐步扩大,压力缓後@升,流出阀座后,面积突 然扩大,压力才急剧回升。此时,气蚀作用最强,但已经在阀座下面,而节流口和阀芯密对面处气蚀作用小 甚至没有气蚀作用,因此,主要破坏在阀芯头上而不是

同时,介质往下流动,使得破坏部位下移,进一步保护了密封面。故流闭型使用寿命 长。在同样工作条件下,流闭型可比流开型的使用寿 命长1/4~1/2倍左右。若阀处在小开度工作时,使用 寿命可成倍增加。

(4)    节流阻力调节阀不同节流阻力时的压力变 化曲线如图5所示。阻力大的损失大,恢复小;阻力小 的损失小,恢复大。由于系统要求的压降1 一定的,由 6可见,在满足这一压阵的舫提下(即固定压降), 流阻力小,压力恢复大,在Pv线下的闪蒸区则大,自 然气蚀作用强:反之,节流阻力大,压力恢复小,线 下的闪蒸区小,气蚀作用相应碱小。因此,为减少闪蒸 以减少气蚀,应尽量增大节流阻力。

关于这一点,我们还可以从压力恢复系数值的大小看出,对低阻力的蝶阀、球阀

就是说,低阻力的蝶阀、球 ,其压力恢复程度比单、双座阀大近2倍,角阀比单、双座阀大1.1~1.2倍左右。

(5)    开度大小倜的开度大,阀芯密封面远离节流口,冲刷与气蚀相应较弱,可提高阀使用寿命;若开 度太小,阀芯密封面接近节流口,冲刷与气蚀作用较大。可见开度的影响是十分严重的。这一点 往往不被人们所重视。

(6)    节流件长度增长节流件长度,即增长阀芯 头长度和阀座通道(即阀座的厚度),除使阀的节流阻 力增加,阀的使用寿命相应增加外,对流闭型使用的调节阀,因节流件长度增加,压力的急剧回升延后,气蚀部位相应延后,起到了保护密封面和阀芯有效节流面 的作用,增长了阀的使用寿命。反之,节流件长度太短,显然是不利的。

2.      流向的决定

流向应根据阀的具体工作情况正确选定。超高压调节阀主要应从使用寿命和稳定性两个方面考虑。

令将阀芯顶的不平衡力作用为“一将阀芯压 闭的不平衡力作用为。,若干扰使不平衡力增加,阀则被顶开少许。因阀被顶开,压差减小,又使得不平衡力减小,故有自己消除干扰的作用,阀稳定性就好;,若干扰使不平衡力增加,阀被压闭少许,它不但不能消除,反而使得不平衡 力进一步增加,若阀的刚度小,其结果必将导致振荡, 故稳定性差当高压调节阀流向不同,只是压力的作用面积随之变化,但作 用方向始终不变,都是将阀芯顶开的,故阀始终稳定

3.      对节流件材料的要求

单级节流式超高压调节阀的使用寿命主要取决于节流件材料,即取决于节流件材料耐气蚀抗冲刷的能力。过 去,为达到这一目的,比较单纯地追求材料硬度,认为越硬越好,甚至采用硬质合金加工阀芯、阀座,但使用 效果并非很好。实际上,它还与材料的弹性和軔性有 关。这里可举一个模拟气蚀的例子加以说明。将开有槽的工件放在刨床上间断切削,刨刀切削冲击力相当 于气泡破裂的冲击力,刨刀尖对工件的切削作用相当 于气泡破裂冲击力对节流件的作用,切削工件的难易 程度相当于气蚀对材料的破坏难易程度。此时我们会发现,工件硬并不最难加工,硬而脆使铁屑成粉末状 反而易于切下。若工件有一定硬度,还有较好的韧性 和弹性,此时加工就困难了,工件将产生所谓让刀现 象,不易被切下。由此可见,材料要求耐气蚀抗冲刷, 除具有一定硬度外,还必须有一定的軔性和弹性,两者 是同等重要的。若单纯追求硬度,降低了軔性、增加了脆性,反而是不利的。

二、国内高压阀存在的问題

目前,国内生产和使用的高压阀门绝大多数仍是联合设计的结构,。有些厂也做了些改进。

根据前面对超高压设计应考虑问题的分析,再结合联合设计结构的特点不难看出目前的超高压调节阀尚存在一些问題。

1.      使用寿命太短

造成寿命短的原因主要有以下几方面:

(1)阀座通道太短如6的阀,其厚度才5

(2)阀座孔内有的缩径阀的阀座孔内有台阶孔,使阀节流时压力在阀座通道内的损失小,流闭型阀压力在阀座内就很快回升,这对提高阀的使用寿命不利;

同时还具有维护不方便,密封可靠性差的问题

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