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高压差阀门在抗汽蚀工况下的径向流和轴向流刍议

时间:5/15/2019 8:46:41 AM

随着工艺的进步和技术的不断革新,高压阀门在各行各业中应用的越来越广泛。高压阀门的应用,一般也是高压差的应用。我们知道,从高压到低压的过程中,常伴随着汽蚀的发生,为了降低或消除汽蚀,各个阀门厂家采用了各种不同的技术,但是从原理上看,相当多的厂家采用了多级降压这种方式。多级降压的原理,阀门入口压力,阀门出口压力,液体的饱和蒸汽压。如果没有多级降压,当流体通过阀座时,流速最快,压力最低,当压力低时,阀门内的流体就会发生汽蚀。如果采用多级降压技术,在每一级压力都下降一些,然后压力回复,这样到最后一级的时候,压力下降的最低点依然很大值时,这样汽蚀都不会发生。

采用多级降压技术,从理论上,流体流过阀内件,有两种方式。一直是径向流,我们称作径向多级降压;一种是轴向流,我们称作轴向多级降压。现在让我们看看这两种流向的多级降压结构。

一,径向多级降压

所示径向流的多级降压结构,在理论上的每级压力降。

当阀门向下关闭,上面的流路会被阀芯遮挡,有效流通面积将会减小,最后一级的流出速度会加快,压力降会加大;随着阀门的向下逐渐关闭,压力逐渐减小。

当阀门关闭到一定开度,有效流通面积进一步减小,此时,最后一级的流速增大,出口流体的压力低于一定的值并在离开出口后迅速回复到一定的值以上。这个过程中,汽蚀产生并消失。 由于流体的流向是径向从外向内流动,大部分汽蚀会在液体中心汇聚并对冲,但是还是有一部分对阀内件会产生影响,这个过程伴随着震动和噪声产生。

另外,径向多级降压在小开度的时候,间隙流会对控制效果和控制稳定性产生一定的影响。

二,轴向多级降压

轴向多级降压,采用固定面积或可变面积的处理方式,在阀芯和其阀内件中形成2个或多个级,从而实现流体的多个收缩-扩张过程,达到分级降压的效果。

这种轴向流设计,满足了多级降压的要求,设计上的差异在于满足多级降压的前提下,更多的考虑介质的冲蚀及颗粒物的影响以及高频振动对结构的影响等。采用这种方式的阀门,一般都采用角阀这种型式,典型的代表阀门是梅索尼兰的LincolnLog 78400/18400系列,不但能做角阀,而且还有直通阀型。

另外,还有一种轴向多级降压方式,

这种是采用轴向堆栈式的方式,适用于纯净的气体和液体。因为堆栈式结构需要较多的机加工等,成本较高,而且使用范围较窄。

总结

综上所述,高压流体径向多级降压技术有一些应用限制,比如阀门小开度不适用,或是含杂质流体不适用等。轴向多级降压技术相对比较完善,适用性更广泛,是一直比较好的多级降压方式,也是大多数用户采用的方式。实际应用中,因为涉及的介质和工况有很大区别,我们应该针对不同应用具体分析,实现最优的流体控制。

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