FESTO電磁閥選型中氣蝕、堵塞、噪音問題的解決辦法

    FESTO電磁閥選型中氣蝕、堵塞、噪(zao)音問題的解(jie)決辦(ban)法

    FESTO電磁閥(fa)(fa)氣(qi)(qi)蝕是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)種水力(li)流動(dong)現象(xiang)(xiang)，氣(qi)(qi)蝕的(de)(de)(de)(de)直接原因是(shi)(shi)(shi)(shi)管道流體(ti)(ti)因阻(zu)力(li)的(de)(de)(de)(de)突(tu)變(bian)產(chan)生了閃蒸(zheng)及(ji)空化(hua)(hua)。當(dang)流體(ti)(ti)流經(jing)調(diao)節閥(fa)(fa)節流口時，流速突(tu)然(ran)急劇增加(jia)，根據(ju)流體(ti)(ti)能量(liang)守恒定(ding)律，流速增加(jia)靜壓(ya)力(li)便驟然(ran)下(xia)降，出口壓(ya)力(li)達(da)到或(huo)者低于(yu)該流體(ti)(ti)所在(zai)情況下(xia)的(de)(de)(de)(de)飽和蒸(zheng)汽(qi)壓(ya)時，部分液體(ti)(ti)就(jiu)汽(qi)化(hua)(hua)為(wei)(wei)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，形(xing)成(cheng)蒸(zheng)汽(qi)與氣(qi)(qi)體(ti)(ti)混合的(de)(de)(de)(de)小汽(qi)泡(pao)，氣(qi)(qi)液兩(liang)相(xiang)共(gong)存的(de)(de)(de)(de)現象(xiang)(xiang)，此(ci)既為(wei)(wei)閃蒸(zheng)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)。如果下(xia)游(you)壓(ya)力(li)恢復到高于(yu)液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)飽和蒸(zheng)汽(qi)壓(ya)力(li)，汽(qi)泡(pao)在(zai)高壓(ya)的(de)(de)(de)(de)作用下(xia)，迅(xun)速凝(ning)結(jie)而破裂，汽(qi)泡(pao)破裂的(de)(de)(de)(de)瞬間形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)沖(chong)擊力(li)，此(ci)沖(chong)擊力(li)沖(chong)撞在(zai)閥(fa)(fa)芯、閥(fa)(fa)座和閥(fa)(fa)體(ti)(ti)上，使其表(biao)面產(chan)生塑性(xing)變(bian)形(xing)，形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)個(ge)粗糙的(de)(de)(de)(de)蜂(feng)窩渣孔，此(ci)種現象(xiang)(xiang)即是(shi)(shi)(shi)(shi)空化(hua)(hua)，這便是(shi)(shi)(shi)(shi)氣(qi)(qi)蝕形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)過程。因此(ci)氣(qi)(qi)蝕現象(xiang)(xiang)將導致嚴重的(de)(de)(de)(de)噪音、振動(dong)、材質的(de)(de)(de)(de)破壞等。

    1.1 選型

    （1）選(xuan)用壓(ya)力恢復系(xi)數小(xiao)的閥門

    在(zai)工藝條(tiao)件(jian)允(yun)許的(de)(de)情況下盡量選用(yong)壓(ya)力(li)恢復系數小的(de)(de)閥門，如(ru)(ru)球閥、蝶閥等。如(ru)(ru)果工藝條(tiao)件(jian)必須使(shi)調節閥的(de)(de)壓(ya)差(cha) △P＞△PT（產(chan)生(sheng)空(kong)化的(de)(de)臨界壓(ya)差(cha)），可以將兩個調節閥串聯起(qi)來使(shi)用(yong)，這樣每個調節閥的(de)(de)壓(ya)差(cha) △P 都小于 △PT，空(kong)化便不會產(chan)生(sheng)。如(ru)(ru)果閥的(de)(de)壓(ya)差(cha) △P 小于 2.5MPa，一般(ban)不會產(chan)生(sheng)氣蝕(shi)，即(ji)使(shi)有氣蝕(shi)的(de)(de)產(chan)生(sheng)也不會對(dui)材料造成嚴重(zhong)的(de)(de)損壞。

    （2）選用角形調節閥(fa)由于(yu)角形閥(fa)中(zhong)的(de)介質直(zhi)接(jie)流向閥(fa)體(ti)內部(bu)下游管道的(de)中(zhong)心，而(er)不(bu)是(shi)直(zhi)接(jie)沖擊(ji)體(ti)壁(bi)，所(suo)以可大(da)大(da)減(jian)少沖擊(ji)閥(fa)體(ti)體(ti)壁(bi)的(de)飽和氣(qi)泡數量，從而(er)減(jian)弱(ruo)了閃(shan)蒸破(po)壞力。

    1.2 材料的抗氣(qi)蝕性能

    從氣蝕(shi)的(de)直接結果看，造成(cheng)損(sun)傷是因為材料硬(ying)(ying)度不(bu)足以抵抗(kang)氣泡破(po)裂而釋放的(de)沖擊(ji)力，所(suo)以從這個角度我們可(ke)以考慮采用高硬(ying)(ying)度材料，一般常用的(de)方法是在不(bu)銹鋼基(ji)體(ti)(ti)上進(jin)行堆(dui)焊(han)或(huo)噴(pen)焊(han)司太(tai)萊合金(jin)，在流體(ti)(ti)氣蝕(shi)沖刷(shua)處形成(cheng)硬(ying)(ying)化(hua)表面。當(dang)硬(ying)(ying)化(hua)表面出(chu)現損(sun)傷后，可(ke)以進(jin)行二次堆(dui)焊(han)或(huo)噴(pen)焊(han)，這樣便能增加設備的(de)使(shi)用壽命，同時也減少了(le)企(qi)業的(de)維修費用。

    1.3 FESTO電磁閥結構

    既然空化是因(yin)為(wei)(wei)壓(ya)力的(de)(de)突(tu)變所引(yin)起(qi)，而系統要求的(de)(de)壓(ya)降又不能(neng)降低，可以(yi)采(cai)用(yong)將(jiang)一(yi)次(ci)大的(de)(de)壓(ya)力突(tu)變分(fen)解為(wei)(wei)若(ruo)干次(ci)的(de)(de)多(duo)級(ji)(ji)閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)(xin)結(jie)(jie)構(gou)（如圖 1），這種結(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)(xin)可以(yi)把總壓(ya)差(cha)分(fen)成(cheng)幾個小壓(ya)差(cha)，逐級(ji)(ji)降壓(ya)，使每一(yi)級(ji)(ji)都不超(chao)過臨界壓(ya)差(cha)。或設計成(cheng)特殊結(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)(xin)、閥(fa)(fa)座，如迷宮式閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)(xin)、疊片(pian)式閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)(xin)等，都可以(yi)使高速流體(ti)在通過閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)(xin)、閥(fa)(fa)座時每一(yi)點的(de)(de)壓(ya)力都高于在該溫度(du)下的(de)(de)飽(bao)和蒸汽壓(ya)，或使液體(ti)本身(shen)相(xiang)互(hu)沖撞，在通道間(jian)導致高度(du)紊流，使液體(ti)的(de)(de)動能(neng)由(you)于相(xiang)互(hu)摩(mo)擦而變為(wei)(wei)熱能(neng)，可減少氣(qi)泡(pao)的(de)(de)形成(cheng)。

     1 多級降壓閥芯結構示意圖

    1.4 氣蝕(shi)系數

    不同結(jie)構形式的(de)閥門有(you)其不同的(de)氣蝕(shi)系(xi)數，計算(suan)公式如下：

    式中：H1——閥后（出(chu)口）壓力 m；

    H2——大氣(qi)壓與(yu)其溫度相對(dui)應的飽和蒸(zheng)氣(qi)壓力之差 m；

    △P——閥(fa)門前后(hou)的壓差(cha) m。

    各種閥門由(you)于構造不同，因此允(yun)許的(de)氣(qi)蝕(shi)系(xi)數 δ 也(ye)不同，如計算(suan)的(de)氣(qi)蝕(shi)系(xi)數大于容許氣(qi)蝕(shi)系(xi)數，則說明可用(yong)，不會(hui)發生(sheng)氣(qi)蝕(shi)。如蝶閥容許氣(qi)蝕(shi)系(xi)數為(wei) 2.5，則：

    當 δ＞2.5，則不(bu)會發生氣(qi)蝕。

    當 2.5＞δ＞1.5 時，會發生輕微氣蝕。

    當 δ＜1.5 時，產生振動。

    當(dang) δ＜0.5 的情況(kuang)繼續使(shi)用時(shi)，則會(hui)(hui)損傷閥(fa)門(men)和(he)下游配管(guan)，閥(fa)門(men)的基本特性曲線和(he)操作(zuo)特性曲線，對閥(fa)門(men)在(zai)什么時(shi)候發生氣(qi)蝕是(shi)看不(bu)出(chu)來的，更指不(bu)出(chu)來在(zai)那個點上(shang)達到操作(zuo)極限。通過上(shang)述計算(suan)則一目了然。從(cong)上(shang)述計算(suan)中(zhong)，不(bu)難看出(chu)產生氣(qi)蝕和(he)閥(fa)后(hou)壓(ya)強 H1 有極大關(guan)系，加大 H1 顯然會(hui)(hui)使(shi)情況(kuang)改變，改善方法：

    把(ba)閥門安裝在管道較低點。

    在閥門后管道上裝孔(kong)板增加阻力。

    FESTO電磁閥閥門(men)出口開放，直接蓄(xu)水(shui)池，使(shi)氣泡(pao)炸裂的空間增大，氣蝕減小