FESTO電磁閥選型中氣蝕、堵塞、噪音問題的解決辦法

    FESTO電磁閥氣蝕是一種水力流動(dòng)現(xiàn)象，氣蝕的直接原因是管道流體因阻力的突變產(chǎn)生了閃蒸及空化。當(dāng)流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥節(jié)流口時(shí)，流速突然急劇增加，根據(jù)流體能量守恒定律，流速增加靜壓力便驟然下降，出口壓力達(dá)到或者低于該流體所在情況下的飽和蒸汽壓時(shí)，部分液體就汽化為氣體，形成蒸汽與氣體混合的小汽泡，氣液兩相共存的現(xiàn)象，此既為閃蒸的形成。如果下游壓力恢復(fù)到高于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓的作用下，迅速凝結(jié)而破裂，汽泡破裂的瞬間形成一個(gè)沖擊力，此沖擊力沖撞在閥芯、閥座和閥體上，使其表面產(chǎn)生塑性變形，形成一個(gè)個(gè)粗糙的蜂窩渣孔，此種現(xiàn)象即是空化，這便是氣蝕形成的過程。因此氣蝕現(xiàn)象將導(dǎo)致嚴(yán)重的噪音、振動(dòng)、材質(zhì)的破壞等。

    1.1 選型

    （1）選用壓力恢復(fù)系數(shù)小的閥門

    在工藝條件允許的情況下盡量選用壓力恢復(fù)系數(shù)小的閥門，如球閥、蝶閥等。如果工藝條件必須使調(diào)節(jié)閥的壓差 △P＞△PT（產(chǎn)生空化的臨界壓差），可以將兩個(gè)調(diào)節(jié)閥串聯(lián)起來使用，這樣每個(gè)調(diào)節(jié)閥的壓差 △P 都小于 △PT，空化便不會產(chǎn)生。如果閥的壓差 △P 小于 2.5MPa，一般不會產(chǎn)生氣蝕，即使有氣蝕的產(chǎn)生也不會對材料造成嚴(yán)重的損壞。

    （2）選用角形調(diào)節(jié)閥由于角形閥中的介質(zhì)直接流向閥體內(nèi)部下游管道的中心，而不是直接沖擊體壁，所以可大大減少沖擊閥體體壁的飽和氣泡數(shù)量，從而減弱了閃蒸破壞力。

    1.2 材料的抗氣蝕性能

    從氣蝕的直接結(jié)果看，造成損傷是因?yàn)椴牧嫌捕炔蛔阋缘挚箽馀萜屏讯尫诺臎_擊力，所以從這個(gè)角度我們可以考慮采用高硬度材料，一般常用的方法是在不銹鋼基體上進(jìn)行堆焊或噴焊司太萊合金，在流體氣蝕沖刷處形成硬化表面。當(dāng)硬化表面出現(xiàn)損傷后，可以進(jìn)行二次堆焊或噴焊，這樣便能增加設(shè)備的使用壽命，同時(shí)也減少了企業(yè)的維修費(fèi)用。

    1.3 FESTO電磁閥結(jié)構(gòu)

    既然空化是因?yàn)閴毫Φ耐蛔兯?，而系統(tǒng)要求的壓降又不能降低，可以采用將一次大的壓力突變分解為若干次的多級閥芯結(jié)構(gòu)（如圖 1），這種結(jié)構(gòu)的閥芯可以把總壓差分成幾個(gè)小壓差，逐級降壓，使每一級都不超過臨界壓差?；蛟O(shè)計(jì)成特殊結(jié)構(gòu)的閥芯、閥座，如迷宮式閥芯、疊片式閥芯等，都可以使高速流體在通過閥芯、閥座時(shí)每一點(diǎn)的壓力都高于在該溫度下的飽和蒸汽壓，或使液體本身相互沖撞，在通道間導(dǎo)致高度紊流，使液體的動(dòng)能由于相互摩擦而變?yōu)闊崮?，可減少氣泡的形成。

     1 多級降壓閥芯結(jié)構(gòu)示意圖

    1.4 氣蝕系數(shù)

    不同結(jié)構(gòu)形式的閥門有其不同的氣蝕系數(shù)，計(jì)算公式如下：

    式中：H1——閥后（出口）壓力 m；

    H2——大氣壓與其溫度相對應(yīng)的飽和蒸氣壓力之差 m；

    △P——閥門前后的壓差 m。

    各種閥門由于構(gòu)造不同，因此允許的氣蝕系數(shù) δ 也不同，如計(jì)算的氣蝕系數(shù)大于容許氣蝕系數(shù)，則說明可用，不會發(fā)生氣蝕。如蝶閥容許氣蝕系數(shù)為 2.5，則：

    當(dāng) δ＞2.5，則不會發(fā)生氣蝕。

    當(dāng) 2.5＞δ＞1.5 時(shí)，會發(fā)生輕微氣蝕。

    當(dāng) δ＜1.5 時(shí)，產(chǎn)生振動(dòng)。

    當(dāng) δ＜0.5 的情況繼續(xù)使用時(shí)，則會損傷閥門和下游配管，閥門的基本特性曲線和操作特性曲線，對閥門在什么時(shí)候發(fā)生氣蝕是看不出來的，更指不出來在那個(gè)點(diǎn)上達(dá)到操作極限。通過上述計(jì)算則一目了然。從上述計(jì)算中，不難看出產(chǎn)生氣蝕和閥后壓強(qiáng) H1 有極大關(guān)系，加大 H1 顯然會使情況改變，改善方法：

    把閥門安裝在管道較低點(diǎn)。

    在閥門后管道上裝孔板增加阻力。

    FESTO電磁閥閥門出口開放，直接蓄水池，使氣泡炸裂的空間增大，氣蝕減小