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        超高壓調節閥常見問題以及改進方案
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        超高壓調節閥常見問題以及改進方案

        * 來源 : * 作者 : admin * 發表時間 : 2017-07-20 * 瀏覽 : 78

        本文對超高壓調節閥經常出現的一些問題作出分析,并且提出解決方案。

        超高壓調節閥在結構上可分多級節流式和單級節流 式兩種。前者結構較復雜,調節性能較差,使用較少。后者對節流件(閥芯、閥座)材料要求高,但因結構簡單,調節性能好,使用普遍。從今后的發展趨勢來看,單級式結構將會更加普遍地應用。

        一、對一些基本問題的分析

        1.      影響超高壓調節閥使用壽命的因索

        影響高壓調節閥使用壽命的主要直接原因是氣蝕與沖刷。另外,如閥的阻力大小、流向、開度的大小,這些都因可 增加或減小氣蝕、沖刷的作用而成為影響高壓 調節閥壽命 的間接原因。

        (1)    氣蝕調節閥工作時,閥內壓力的變化曲線在節流處流動面積小,流速高,速度能 大。隨著速度能的增加,壓力能就下降/當壓力低于 該介質的飽和蒸汽壓iv值后,液體便氣化,逸出氣泡,形成氣液兩相流動,這就是;所謂閃蒸,流經節流區后,流速下降,速度能又下降,壓力 能又上升。若壓力回升到高于pv值后,液體中的氣泡便破裂而又成液體,這種現象稱為空化。根據氣泡 理論,在氣泡破裂的瞬時可產生高達數百公斤的爆破壓力。此壓力若作用在材料表面上,就像小彈頭一樣 沖擊在金屬表面上,不斷作用的結果,材料表面會形成蜂窩狀的小孔。同時,還會引起振動和噪音, 這種現象即所謂氣蝕,這時的噪音稱為氣蝕噪音。氣蝕是造成高壓閥使用壽命短的主要因素。

        沖刷超高壓閥在節流中,由于壓差大、流速高、沖刷能力就很強將使材料按著介質流動的方向沖刷成流線形的槽。閥的開度越小,節流間隙越小,沖刷就越厲害。

        (3)    流向介質的流動方向對閥的使用壽命大有 影響。對流開型(底進側出),介質首先通過 閥座通道緩慢節流?壓力逐步下降,流經節流口后,面積突然擴大,使壓力急劇回升,氣泡迅速破裂,因此,氣蝕作用強。同時,介質往上流動,氣蝕與沖刷又主要作 用在密封面上(見圖3),致使閥的密封面很快破壞,所 以壽命短;對流閉型(側進底出),介質首先通過節流口,使壓力急劇下降,在流經閥座通道過程 ,面積逐步擴大,壓力緩後@升,流出閥座后,面積突 然擴大,壓力才急劇回升。此時,氣蝕作用最強,但已經在閥座下面,而節流口和閥芯密對面處氣蝕作用小 甚至沒有氣蝕作用,因此,主要破壞在閥芯頭上而不是

        同時,介質往下流動,使得破壞部位下移,進一步保護了密封面。故流閉型使用壽命 長。在同樣工作條件下,流閉型可比流開型的使用壽 命長1/4~1/2倍左右。若閥處在小開度工作時,使用 壽命可成倍增加。

        (4)    節流阻力調節閥不同節流阻力時的壓力變 化曲線如圖5所示。阻力大的損失大,恢復小;阻力小 的損失小,恢復大。由于系統要求的壓降1 一定的,由 6可見,在滿足這一壓陣的舫提下(即固定壓降), 流阻力小,壓力恢復大,在Pv線下的閃蒸區則大,自 然氣蝕作用強:反之,節流阻力大,壓力恢復小,線 下的閃蒸區小,氣蝕作用相應堿小。因此,為減少閃蒸 以減少氣蝕,應盡量增大節流阻力。

        關于這一點,我們還可以從壓力恢復系數值的大小看出,對低阻力的蝶閥、球閥

        就是說,低阻力的蝶閥、球 ,其壓力恢復程度比單、雙座閥大近2倍,角閥比單、雙座閥大1.1~1.2倍左右。

        (5)    開度大小倜的開度大,閥芯密封面遠離節流口,沖刷與氣蝕相應較弱,可提高閥使用壽命;若開 度太小,閥芯密封面接近節流口,沖刷與氣蝕作用較大。可見開度的影響是十分嚴重的。這一點 往往不被人們所重視。

        (6)    節流件長度增長節流件長度,即增長閥芯 頭長度和閥座通道(即閥座的厚度),除使閥的節流阻 力增加,閥的使用壽命相應增加外,對流閉型使用的調節閥,因節流件長度增加,壓力的急劇回升延后,氣蝕部位相應延后,起到了保護密封面和閥芯有效節流面 的作用,增長了閥的使用壽命。反之,節流件長度太短,顯然是不利的。

        2.      流向的決定

        流向應根據閥的具體工作情況正確選定。超高壓調節閥主要應從使用壽命和穩定性兩個方面考慮。

        令將閥芯頂的不平衡力作用為“一將閥芯壓 閉的不平衡力作用為。,若干擾使不平衡力增加,閥則被頂開少許。因閥被頂開,壓差減小,又使得不平衡力減小,故有自己消除干擾的作用,閥穩定性就好;,若干擾使不平衡力增加,閥被壓閉少許,它不但不能消除,反而使得不平衡 力進一步增加,若閥的剛度小,其結果必將導致振蕩, 故穩定性差當高壓調節閥流向不同,只是壓力的作用面積隨之變化,但作 用方向始終不變,都是將閥芯頂開的,故閥始終穩定

        3.      對節流件材料的要求

        單級節流式超高壓調節閥的使用壽命主要取決于節流件材料,即取決于節流件材料耐氣蝕抗沖刷的能力。過 去,為達到這一目的,比較單純地追求材料硬度,認為越硬越好,甚至采用硬質合金加工閥芯、閥座,但使用 效果并非很好。實際上,它還與材料的彈性和軔性有 關。這里可舉一個模擬氣蝕的例子加以說明。將開有槽的工件放在刨床上間斷切削,刨刀切削沖擊力相當 于氣泡破裂的沖擊力,刨刀尖對工件的切削作用相當 于氣泡破裂沖擊力對節流件的作用,切削工件的難易 程度相當于氣蝕對材料的破壞難易程度。此時我們會發現,工件硬并不最難加工,硬而脆使鐵屑成粉末狀 反而易于切下。若工件有一定硬度,還有較好的韌性 和彈性,此時加工就困難了,工件將產生所謂讓刀現 象,不易被切下。由此可見,材料要求耐氣蝕抗沖刷, 除具有一定硬度外,還必須有一定的軔性和彈性,兩者 是同等重要的。若單純追求硬度,降低了軔性、增加了脆性,反而是不利的。

        二、國內高壓閥存在的問題

        目前,國內生產和使用的高壓絕大多數仍是聯合設計的結構,。有些廠也做了些改進。

        根據前面對超高壓設計應考慮問題的分析,再結合聯合設計結構的特點不難看出目前的超高壓調節閥尚存在一些問題。

        1.      使用壽命太短

        造成壽命短的原因主要有以下幾方面:

        (1)閥座通道太短如6的閥,其厚度才5

        (2)閥座孔內有的縮徑閥的閥座孔內有臺階孔,使閥節流時壓力在閥座通道內的損失小,流閉型閥壓力在閥座內就很快回升,這對提高閥的使用壽命不利;

        同時還具有維護不方便,密封可靠性差的問題

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