日本CKD電磁閥汽蝕現(xiàn)象的分析與控制步驟有哪些
1 　日本CKD電磁閥概述
　　在很多有水力機械的地方,經(jīng)?？梢钥吹秸{(diào)節(jié)閥、減壓閥等節(jié)流閥的閥瓣和閥座等零件內(nèi)部產(chǎn)生磨痕、深溝及凹坑,這些大多是由汽蝕引起的。汽蝕是一種水力流動現(xiàn)象,這種現(xiàn)象既能引起調(diào)節(jié)閥流通能力kV 減小,又能產(chǎn)生噪音、振動及對設(shè)備的損害,進(jìn)而嚴(yán)重影響閥門的使用和壽命。因此控制和降低調(diào)節(jié)閥受汽蝕的影響是閥門設(shè)計和使用時要考慮的問題之一。

　　2 　日本CKD電磁閥汽蝕和閃蒸

　　汽蝕是材料在液體的壓力和溫度達(dá)到臨界值時產(chǎn)生的一種破壞形式,分為閃蒸和空化兩個階段。閃蒸是一種非常快速的轉(zhuǎn)變過程,當(dāng)流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時,由于閥座和閥瓣形成局部收縮的流通面積,產(chǎn)生局部阻力,使流體的壓力和速度發(fā)生變化(見圖1) 。當(dāng)壓力為P1 的流體流經(jīng)節(jié)流孔時,流速突然急劇增加,靜壓驟然下降,當(dāng)孔后壓力P2 在達(dá)到該流體所在情況下的飽和蒸汽壓力Pv 前,部分流體汽化成氣體,產(chǎn)生氣泡,形成氣液兩相共存現(xiàn)象,稱為閃蒸階段,可見它是一種系統(tǒng)現(xiàn)象。調(diào)節(jié)閥不能避免閃蒸的產(chǎn)生,除非系統(tǒng)條件改變。而當(dāng)閥門中液體的下游壓力又升回來,且高于飽和壓力時,升高的壓力壓縮氣泡,使之突然破裂,稱為空化階段。在空化過程中飽和氣泡不再存在,而是迅速爆破變回液態(tài)。由于氣泡的體積大多比相同的液體體積大。所以說,氣泡的爆破是從大體積向小體積的轉(zhuǎn)變?？栈且环N從液態(tài)→飽和→液態(tài)的轉(zhuǎn)變過程,它不同于閃蒸現(xiàn)象。

　　汽蝕過程中氣泡破裂時所有的能量集中在破裂點上,產(chǎn)生幾千牛頓的沖擊力,沖擊波的壓力高達(dá)2 ×103 MPa ,大大超過了大部分金屬材料的疲勞破壞極限。同時,局部溫度高達(dá)幾千攝氏度,這些過熱點引起的熱應(yīng)力是產(chǎn)生汽蝕破壞作用的主要因素。閃蒸產(chǎn)生侵蝕破壞作用,在零件表面形成光滑的磨痕。汽蝕如同砂子噴在零件表面一樣,將零件表層撕裂,形成粗糙的渣孔般的外表面。在高壓差惡劣條件下,極硬的閥瓣和閥座也會在很短時間內(nèi)遭到破壞,發(fā)生泄漏,影響閥門的使用。同時汽蝕過程中,空化時氣泡破裂釋放出巨大的能量,引起內(nèi)部零件的振動,產(chǎn)生高達(dá)10 kHz 的噪聲,氣泡越多,噪聲越嚴(yán)重。

　　3 　日本CKD電磁閥防止汽蝕破壞的方法

　　調(diào)節(jié)閥里的閃蒸是不能預(yù)防的。所能做到的就是防止閃蒸的破壞。在調(diào)節(jié)閥設(shè)計中影響著閃蒸破壞的因素主要有閥門結(jié)構(gòu)、材料和系統(tǒng)設(shè)計。對于空化破壞,可以采用曲折路徑、多減壓和多孔節(jié)流的閥門結(jié)構(gòu)形式予以防止。
　　1) 日本CKD電磁閥閥門結(jié)構(gòu)。雖然閥門結(jié)構(gòu)與產(chǎn)生閃蒸無關(guān),但是卻能抑制閃蒸的破壞。采用介質(zhì)由上下方向流動的角形閥結(jié)構(gòu)比用球形閥體更能防止閃蒸破壞。閃蒸破壞是高速度的飽和氣泡沖擊閥體表面,并腐蝕閥體表面造成的。由于角形閥中的介質(zhì)直接流向閥體內(nèi)部下游管道的,而不象球形閥一樣直接沖擊體壁,所以大大減弱了閃蒸的破壞力。
　　2) 材料選擇。一般情況下,高硬度的材料更能抵御閃蒸和空化的破壞。硬度高的材料一般用于制造閥體。如電力常選用鉻鉬合金鋼閥門,WC9 是常用抗腐蝕的材料之一。如果角形閥下游配裝材料硬度高的管道,其閥體可以選用碳鋼材料,因為僅僅在閥體下游部分才有閃蒸液體。
　　3) 系統(tǒng)設(shè)計。閃蒸現(xiàn)象是由系統(tǒng)設(shè)計所決定的,圖2 為加熱排水閥將閃蒸水排向冷凝器的系統(tǒng)。圖2a) 的閃蒸出現(xiàn)在調(diào)節(jié)閥與冷凝器之間的管道里,閃蒸破壞只會出現(xiàn)在這個區(qū)域。圖2b)的閃蒸現(xiàn)象產(chǎn)生在閥門的下游和冷凝器中。所以冷凝器相對于管道來說必須具有更大的容積,以防止高速度的氣泡沖擊材料表面。因此良好的系統(tǒng)設(shè)計有助于防止閃蒸破壞的發(fā)生。