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摘要：

關(guān)鍵詞：苛刻工況；空化氣蝕；噪聲；控制閥選擇

1 引言

    工業(yè)過(guò)程以生產(chǎn)自動(dòng)化作為其先進(jìn)性的標(biāo)志，過(guò)程控制技術(shù)隨工業(yè)發(fā)展而日新月異。在控制回路中，終端控制元件（控制閥、執(zhí)行裝置）直接與被控流體接觸并進(jìn)行調(diào)節(jié)，決定著控制是否及時(shí)有效和過(guò)程安全，是zui關(guān)鍵的，又是相對(duì)技術(shù)薄弱的環(huán)節(jié)。 在石化、化工裝置中，生產(chǎn)過(guò)程大部分操作條件都是在高溫、高壓下進(jìn)行，且易燃易爆。苛刻工況就是指這種生產(chǎn)過(guò)程為長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在高溫、高壓差、兩相流等操作條件下。在此工況下，極易產(chǎn)生大能量沖擊、振動(dòng)、空化氣蝕和高噪聲，普通的控制閥無(wú)法承受沖刷而導(dǎo)致閥內(nèi)件損壞。為使控制閥能夠在苛刻工況下安全可靠運(yùn)行，必須選用優(yōu)化設(shè)計(jì)的新型控制閥和選擇降壓減噪新技術(shù)，以及維護(hù)預(yù)測(cè)、提高控制閥生命周期。

    生產(chǎn)過(guò)程的工藝條件是控制閥選擇時(shí)主要考慮的問(wèn)題，對(duì)于特殊的苛刻工況如何應(yīng)對(duì)，應(yīng)該綜合控制閥的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、性能、選材等方面，以適用為主、整體優(yōu)化，再結(jié)合成熟的計(jì)算軟件（如CONVAL控制閥軟件）進(jìn)行計(jì)算選型和預(yù)估分析。

2 防止空化氣蝕

    由于控制閥本身是管路節(jié)流元件，在其內(nèi)部流動(dòng)的液體介質(zhì)，由于節(jié)流原因常常出現(xiàn)閃蒸和空化現(xiàn)象，苛刻工況下的高壓差場(chǎng)合更為嚴(yán)重。閃蒸和空化的發(fā)生既影響控制閥口徑的選擇和計(jì)算，更是能導(dǎo)致嚴(yán)重的噪聲、振動(dòng)及氣蝕對(duì)材料的破壞等等，直接影響使用。 在流體通過(guò)控制閥閥芯閥座形成的節(jié)流端面時(shí)，流速突然急劇增加而靜壓力驟然下降，若節(jié)流端面后的壓力驟然降到介質(zhì)飽和蒸汽壓及以下，將產(chǎn)生閃蒸，對(duì)閥內(nèi)件有侵蝕作用。當(dāng)節(jié)流后的壓力又回復(fù)到飽和蒸汽壓之上時(shí)，空化形成的氣蝕有極大的沖擊力，可高達(dá)幾千牛頓，嚴(yán)重地沖撞和破壞閥芯閥座和閥體，有如猛烈噴沙的效果，即使高硬度的合金也只能承受很短時(shí)間。 對(duì)此情況，控制閥的選擇要考慮壓差（流速）、材料和結(jié)構(gòu)，并采取特殊設(shè)計(jì)和措施。

（1）考慮壓差，不能使控制閥前后壓差過(guò)大，不使zui小節(jié)流端面的壓力下降到流體的飽和蒸汽壓以下，應(yīng)當(dāng)使閥上壓差△pmax<2.5MPa和控制流速（可增加控制閥及管路的流通面積，減小流速）。

（2）考慮材料，選用抗蝕能力強(qiáng)的金屬材料，如選1Cr18Ni9Ti不銹鋼閥芯閥座基體用Site（鈷鉻鎢合金）或碳化鎢對(duì)密封面進(jìn)行硬化處理。

（3）考慮控制閥結(jié)構(gòu)，選用特殊設(shè)計(jì)的抗空化氣蝕的閥內(nèi)件，以避免氣蝕的破壞作用。使流體在通過(guò)閥芯閥座時(shí)每一點(diǎn)的壓力都高于該溫度下的飽和蒸汽壓，或采用多級(jí)降壓減噪處理。選擇在閥芯閥座流出處加減噪器的措施，使液體本身相互沖撞呈高度紊流而減少氣泡（閃蒸現(xiàn)象）的產(chǎn)生。 圖1為德國(guó)某廠家的抗空化氣蝕的閥內(nèi)件AC Trim.

特殊設(shè)計(jì)閥芯閥座的    特殊設(shè)計(jì)閥芯閥座的    3級(jí)降壓減噪的抗空化氣蝕    5級(jí)降壓減噪的抗空化氣蝕

一級(jí)抗空化氣蝕    加減噪板的二級(jí)抗空化氣蝕    （多級(jí)軸閥芯）    （多級(jí)軸閥芯）

 3 噪聲的抑制

    控制閥產(chǎn)生的噪聲一般為機(jī)械噪聲、液體動(dòng)力噪聲和氣體動(dòng)力噪聲。

    機(jī)械噪聲主要來(lái)自控制閥的閥芯、閥桿及一些可動(dòng)部件，由于受到流體壓力波動(dòng)的影響或流體的沖擊而機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生。噪聲是明顯的金屬響聲和敲擊聲，頻帶較寬，振動(dòng)頻率一般小于1500Hz。減小機(jī)械噪聲的方法主要是改進(jìn)閥門結(jié)構(gòu)尤其是閥芯閥座、導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)。

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