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論調(diào)節(jié)閥的重要性:
1.調(diào)節(jié)閥是節(jié)流裝置,屬于動(dòng)部件,與檢測(cè)元件和變送器、控制器比較,在控制過(guò)程中,調(diào)節(jié)閥需要不斷改變節(jié)流件的流通面積,使操縱變量變化,以適應(yīng)負(fù)荷變化或操作條件的改變。因此,對(duì)調(diào)節(jié)閥閥組件的密封、耐壓、腐蝕等提出更高要求。閥門的開(kāi)度信息通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后變成模擬信號(hào)輸出,用來(lái)接顯示儀顯示閥門開(kāi)度或連接其他的控制設(shè)備。例如,密封會(huì)使調(diào)節(jié)閥摩擦力增大,調(diào)節(jié)閥死區(qū)加大,造成控制系統(tǒng)控制品質(zhì)變差等。
2.調(diào)節(jié)閥的適應(yīng)性強(qiáng)。它被安裝在各種不同的生產(chǎn)過(guò)程,生產(chǎn)過(guò)程的高溫、低溫、高壓、大流量、微小流量等操作條件需要調(diào)節(jié)閥具有各種不同的功能,調(diào)節(jié)閥能夠適應(yīng)不同應(yīng)用的要求。
3.調(diào)節(jié)閥的節(jié)流使能量在閥內(nèi)部被消耗,因此,降低能耗,降低調(diào)節(jié)閥的壓力損失,和保證較好的控制品質(zhì)之間要合理選擇和兼顧。調(diào)節(jié)閥材料的接觸介質(zhì)可能與檢測(cè)元件的接觸介質(zhì)不同,所以,對(duì)調(diào)節(jié)閥的耐腐蝕性能、強(qiáng)度、剛度等提出更高要求。
4.調(diào)節(jié)閥對(duì)流體進(jìn)行節(jié)流的同時(shí)也造成噪聲,例如,當(dāng)調(diào)節(jié)閥出口壓力低于液體的蒸汽壓力時(shí),造成閃蒸;當(dāng)調(diào)節(jié)閥下游的壓力高于液體的蒸汽壓力時(shí)造成氣蝕。調(diào)節(jié)閥造成的噪聲和調(diào)節(jié)閥流路的設(shè)計(jì)、操作壓力、被控介質(zhì)特性等有關(guān)。一、清洗法管路中的焊渣、鐵銹、等在節(jié)流口、導(dǎo)向部位、下閥蓋平衡孔內(nèi)造成堵塞或卡住使閥芯曲面、導(dǎo)向面產(chǎn)生拉傷和劃痕、密封面上產(chǎn)生壓痕等。因此,降低噪聲、降低壓力損失等對(duì)調(diào)節(jié)閥提出更高要求。
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。直行程閥的閥桿上下運(yùn)動(dòng),填料稍壓緊一點(diǎn),它就會(huì)把閥桿包得很緊,產(chǎn)生較大的回差。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。
(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。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。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。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。