你听过像火车一样轰鸣的调节阀吗?

多年前我曾经历过一个项目,在项目现场,正在开车时突然传来一阵如同汽笛般的尖叫声,同时伴随咣咣的像火车一样的巨大震动声。现场所有人都吓坏了,大家在定下神之后发现是一台口径为DN80的流闭型调节阀出现了巨大的振动。

我们首先采取了加大气源压力等措施,但振动仍然没有明显改善,而开车已经迫在眉睫,这样的调节阀不可能有备件,重新订货也来不及,后来,我和在现场的同事经过详细了解实际工况,仔细检查、分析后提出将调节阀由流闭型改为流开型的建议,经过现场紧急处理后,振动现象消除了,调节阀运行正常,项目也顺利完成了开车。

你听过像火车一样轰鸣的调节阀吗?

这是一个典型的调节阀流开流闭选型不当造成的问题。

在调节阀的选型中,除了要考虑阀门的气开、气关;执行器的正作用与反作用、是否配置*位器定**等等,调节阀的流开和流闭也十分重要,选择调节阀的流开和流闭也是常常困扰刚入行新手的一个问题。这里我们就来谈谈调节阀的流开流闭、改变流向有哪些影响以及如何选择流开流闭。

一、什么是调节阀的流开流闭对介质流向而言,流开、流闭的定义为:

在阀体节流口,介质的流动方向向着阀打开方向流动(即与阀开方向相同)时叫流开,反之,向着阀关闭方向流动(即与阀关方向相同)时叫流闭。见下面示意图:

你听过像火车一样轰鸣的调节阀吗?

调节阀对流体的流向可分为三种情况:

1)对流向没有要求,如球阀、普通蝶阀等;

2)规定一个方向,一般不得改变,如三通阀、文丘里角阀等;

3)根据工作条件,存在介质流向的选择,即调节阀的流开和流闭的选择,比如单密封的调节阀,如单座阀、角形阀、高压阀等。

因此,第三种情况是我们这里需要讨论的内容,那么我们首先来了解当介质流动方向改变时,对调节阀有什么影响?

二、介质流动方向改变对调节阀的影响当介质流动方向的改变时,首先它使得阀前后压力改变,阀前和阀后压力对换,不平衡作用力的方向改变或大小改变;其次它使得介质对阀芯的绕流方向的改变,使得流体流动的形态改变,对流体的阻力不同。

介质流动方向的改变对调节阀工作性能的影响主要有以下几个方面:

1)不平衡力作用方向改变将产生以下影响:第一,影响阀门的稳定性;第二,影响阀芯的密封性能;第三,影响阀门的允许压力及允许压力差。如装配同样的阀芯,流闭型的允许压力及允许压力差较流开型的大。

2)流体阻力的改变对工作性能的影响:流闭型阀门阻力比流开型阀门小,故流闭型的流量系数比流开型大,一般可提高10~15%。同时,也提高了阀门的可调范围。

3)介质流动方向的改变对使用寿命的影响,流开型的阀门,阀芯尖端一头迎着流体,流体冲刷和气蚀直接作用在密封面上,而流闭型调节阀基本不作用在密封面上,故流闭型调节阀的使用寿命比流开型使用寿命长,一般长25%-50%以上。

4)不同的流向对工作性能的其它影响:第一,对产生闪蒸的临界压力差的影响,流闭型调节阀比流开型易产生闪蒸,一般来说压力恢复系数值,流闭型调节阀小于流开型调节阀;第二,对“自洁”作用性能的影响,流闭型的好于流开型的;第三,对阀杆密封性能的影响,阀后压力作用于阀杆端头时,阀杆密封性好,阀前压力作用于阀杆端头时,阀杆密封性要差,特别是在高差压时更为突出。

三、调节阀流开流闭的选择原则

从上面表述可以看出,两种流向各有利弊,具体选择应根据实际工况,以解决主要矛盾为重点。

依据HG/T20507-2014《自动化仪表设计选型规定》,选择流开、流闭的原则如下:

1)直通单座、角阀、高压阀、无平衡孔的单密封套筒阀等,应根据不同的工艺条件,阀门的稳定性来决定调节阀的流开和流闭;

2)对于高粘度,含固体颗粒的,且要求自洁性能好的介质,角型阀宜选用流闭型的调节阀;

3)直通单座阀宜选用流开型的,当冲刷严重时,可选用流闭型的调节阀;

4)单密封套筒阀宜选用流开型,当有自洁要求时可选用流闭型的调节阀;

5)两位式控制阀(直通单座阀、角形阀、套筒阀、快开流量特性),宜选用流闭型的调节阀,当出现水击、喘振时,宜改选为流开型。

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作者简介:

邱老师,自控学堂创办人,教授级高级工程师,从事自控工程设计30余年,先后承担了几十个大中型工程项目的设计、施工安装指导、调试开车及新技术开发等工作,是国家科技进步一等奖获得者,获国务院特殊津贴、行业工程设计大师等荣誉称号,国家科技进步奖评审专家。

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