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調(diào)節(jié)閥在管道中起可變阻力的作用。它改變工藝流體調(diào)節(jié)閥的紊流度或者在手動(dòng)調(diào)節(jié)閥層流情況下提供一個(gè)壓力降,且壓力降是由改變閥門(mén)阻力或“摩擦”所引起的。這一壓力降低過(guò)程通常稱(chēng)為“節(jié)流”。對(duì)于氣體,它接近于等溫絕熱狀態(tài),偏差取決于氣體的非理想程度(焦耳一湯姆遜效應(yīng))。角行程閥節(jié)流的方向就是水平方向,介質(zhì)水平流進(jìn),水平流出,容易把不干凈介質(zhì)帶走,同時(shí)流路簡(jiǎn)單,介質(zhì)沉淀的空間也很少,所以角行程閥防堵性能好。在液體的情況下,壓力則為紊流或粘滯摩擦所消耗,這兩種情況都把壓力轉(zhuǎn)化為熱能,導(dǎo)致溫度略為升高。
常見(jiàn)的控制回路包括三個(gè)主要部分,部分是敏感元件,它通常是一個(gè)變送器。它是一個(gè)能夠用來(lái)測(cè)量被調(diào)工藝參數(shù)的裝置,這類(lèi)參數(shù)如壓力、液位或溫度。變送器的輸出被送到調(diào)節(jié)儀——調(diào)節(jié)器,它確定并測(cè)量給定值或期望值與工藝參數(shù)的實(shí)際值之間的偏差,一個(gè)接一個(gè)地把校正信號(hào)送出給終控制元件——調(diào)節(jié)閥。閥門(mén)改變了流體的流量,使工藝參數(shù)達(dá)到了期望值。汽缸采用進(jìn)口鏡面汽缸,無(wú)油潤(rùn)滑,摩擦系數(shù)小,耐腐蝕,具有的耐用性及可靠性。調(diào)節(jié)閥屬于控制閥系列,主要作用是調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、流量、溫度等參數(shù),是工藝環(huán)路中終的控制元件。
調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性特性,等百分比特性及拋物線特性三種。三種注量特性的意義如下:
(1)等百分比特性(對(duì)數(shù))等百分比特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量不成直線關(guān)系,在行程的每一點(diǎn)上單位行程變化所引起的流量的變化與此點(diǎn)的流量成正比,流量變化的百分比是相等的。所以它的優(yōu)點(diǎn)是流量小時(shí),流量變化小,流量大時(shí),則流量變化大,也就是在不同開(kāi)度上,具有相同的調(diào)節(jié)精度。用該方法操作存在以下問(wèn)題:一是安全系數(shù)低,二是容易造成調(diào)節(jié)閥報(bào)廢,三是工作過(guò)程耗時(shí)、費(fèi)力,增加人工成本。
(2)線性特性(線性)線性特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量成直線關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時(shí),流量相對(duì)值變化小,流量小時(shí),則流量相對(duì)值變化大。
(3)拋物線特性流量按行程的二方成比例變化,大體具有線性和等百分比特性的中間特性。
從上述三種特性的分析可以看出,就其調(diào)節(jié)性能上講,以等百分比特性為,其調(diào)節(jié)穩(wěn)定,調(diào)節(jié)性能好。而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好,可根據(jù)使用場(chǎng)合的要求不同,挑選其中任何一種流量特性。
調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)代化工廠的自動(dòng)控制中,調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用,這些工廠的生產(chǎn)取決于流動(dòng)著的介質(zhì)正確分配和控制。這些控制無(wú)論是能量的交換、壓力的降低或者是簡(jiǎn)單的容器加料,都需要某些終控制元件去完成。
在化工生產(chǎn)工藝流程中的管路和設(shè)備中,有大量的流體流量調(diào)節(jié)閥對(duì)保證設(shè)備的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。它們有多種結(jié)構(gòu)形式,分別適用于不同場(chǎng)合。其主要作用即用于調(diào)節(jié)流量,以保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。它們有操作簡(jiǎn)單、方便,易于控制等特點(diǎn),故受到廣泛的應(yīng)用。但也有消耗能量過(guò)大、閥門(mén)元件易損等缺陷,若設(shè)計(jì)使用不當(dāng),會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)影響。閥蓋處采用波紋管加填料雙重密封,從根本上杜絕了介質(zhì)外漏的可能性。本文主要討論的是對(duì)管路流量調(diào)節(jié)過(guò)大、輸送流體溫度過(guò)高,可能會(huì)產(chǎn)生的汽蝕和閃蒸現(xiàn)象以及其對(duì)調(diào)節(jié)閥的破壞及防止方法。
1.出現(xiàn)蝕和閃蒸的原因分析
1.1 流體在調(diào)節(jié)閥中的流動(dòng)過(guò)程
液體在調(diào)節(jié)閥的流道中的流動(dòng)過(guò)程是極其復(fù)雜的,根據(jù)連續(xù)性方程:
uAp=常數(shù)
式中u——截面平均流速,m/s;
A—— 流道截面積,m2;
p—流體介質(zhì)的密度,kg/m3。
對(duì)于不可壓縮的流體,p=常數(shù),因此uA=常數(shù),亦即流體的流速和通過(guò)該截面的截面積成反比。
同時(shí),又根據(jù)伯努利方程式[1]:
式中z——位置標(biāo)高,m;
p——靜壓強(qiáng),Pa;
g—— 重力加速度,kg?m/s2。
忽略管道進(jìn)出口流體的位置標(biāo)高差別,如果通過(guò)截面時(shí)的流速增大,則意味著斷面的壓力將下降,當(dāng)流體的壓力下降到該溫度下的飽和壓力Pv時(shí),液體將出現(xiàn)汽化,同時(shí)發(fā)生汽蝕或閃蒸現(xiàn)象。
由于汽蝕現(xiàn)象和閃蒸現(xiàn)象對(duì)設(shè)備有較大的破壞力。我們以前僅對(duì)離心泵的汽蝕現(xiàn)象研究較多,而對(duì)管路中調(diào)節(jié)閥可能產(chǎn)生的汽蝕和閃蒸現(xiàn)象造成的破壞未引起足夠重視,因此研究防止液體在流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生汽蝕和閃蒸的機(jī)理將顯得更加重要。