為何MAC電磁閥應避免在小開度下工作?

    是流程工業(yè)實現(xiàn)自動過程控制的終端控制元件。電動調節(jié)閥調節(jié)品質的好壞，將直接影響自動過程控制質量。因此，調節(jié)閥穩(wěn)定的工作，對于流程工業(yè)自動化系統(tǒng)而言，極為重要。在實際應用中，小開度是造成閥壽命縮短的主要原因之一。那么為什么小開度會對電動調節(jié)閥壽命造成影響呢?

    MAC電磁閥首先會造成沖蝕。小開度導致流道間隙過小，介質流速過大，對調節(jié)閥閥芯、閥座沖刷非常厲害，將使閥的壽命成倍下降，甚至短期內(nèi)可使調節(jié)閥報廢。

    其次，小開度導致劇烈的壓力、流速變化。當超過調節(jié)閥的剛度時，導致調節(jié)閥產(chǎn)生劇烈震蕩。

    三，流關狀態(tài)下工作的調節(jié)閥，會出現(xiàn)跳躍關閉和跳躍啟動現(xiàn)象，調節(jié)閥在這個開度內(nèi)是不能進行正常調節(jié)的。閥門開度如果在3%左右，閥門閥芯密封面距離節(jié)流口太近，對于閥芯的密封面損傷很大。

    四，一些種類的閥門不適于小開度工作。如蝶閥，小開度時不平衡力矩大，會產(chǎn)生跳開、跳關現(xiàn)象。再如氣動薄膜調節(jié)閥如果是直通雙座調節(jié)閥，由于該類型閥門有兩個閥芯兩個閥座，平時一個閥芯處于流開狀態(tài)，另一個閥芯處于流閉狀態(tài)，這種閥門雖然對于泄漏量要求不嚴，但是閥門處于小刻度時，閥門穩(wěn)定性變得很差，并且容易產(chǎn)生震蕩。

    總之，如果調節(jié)閥能夠正常工作，不被經(jīng)常沖刷，提高閥的使用壽命，調節(jié)閥應避免在小開度下工作。根據(jù)實際經(jīng)驗，閥門刻度通常至少應大于8%~12%，但對于高壓閥、雙座閥、蝶閥、處于流閉狀態(tài)的調節(jié)閥而言，應大于20%(線性閥)~30%(對數(shù)閥)。

    小開度引起閃蒸汽蝕

    閃蒸和汽蝕是由阻塞流引起，當流體工質流過電動調節(jié)閥閥座口的小流道縮徑處產(chǎn)生的。當流體工質流過縮徑處，流束變細收縮。流束的小橫斷面出現(xiàn)在實際縮徑處的下游，而不是縮徑處。在縮流斷面處，流體工質的流速大，流速增加伴隨著縮流斷面處的壓力大大降低，流體工質在下游隨著流束擴展，速度下降，壓力增加。當縮流斷面處的流體壓力低于該溫度下流體的飽和蒸汽壓力時，流束中將產(chǎn)生汽泡，形成氣液兩相流。如果流體在縮流斷面的下游，也就是閥門的出口壓力仍然低于該溫度下流體的飽和蒸汽壓力，汽泡將在閥門的下游產(chǎn)生，就造成了閃蒸現(xiàn)象。壓力越低，汽泡產(chǎn)生量越大，閃蒸現(xiàn)象越嚴重。

    如果下游壓力恢復到該溫度下流體的飽和蒸汽壓力以上，汽泡會破裂或向內(nèi)，從而產(chǎn)生汽蝕。蒸汽汽泡破裂釋放出能量，會產(chǎn)生一種類似于砂石流過閥門的噪聲。當電動調節(jié)閥處于小開度時，會感覺到有流體通過的噪聲，閥體振動也會加強，這就是發(fā)生了汽蝕。

    閃蒸工況與汽蝕工況相比，閃蒸工況的氣液兩相流將在閥門縮流處后整個下游都存在，比汽蝕工況氣液兩相流的作用時間長，對閥門及管道的破壞作用要大。

    MAC電磁閥的危害主要有機械磨損和腐蝕。一方面，汽泡內(nèi)攜帶液滴，在流經(jīng)閥體的接觸面時，對界面有的撞擊效果，并且由于氣體的流速快，對界面造成有角度的沖擊，使得與汽泡接觸的閥體內(nèi)部沖蝕嚴重;另一方面，當閥體與流體的接觸面發(fā)生機械磨損時，會破壞原有的經(jīng)過處理的金屬表面，且由于一些工藝中介質大多為水，其中含有氧氣，會在金屬表面形成新的氧化物，使金屬表面發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。

    閃蒸沖刷破壞的特點是受沖刷表面有平滑拋光的外形。沖刷嚴重的地方一般在流速高處，通常位于閥芯和閥座的接觸線上或附近，因此閥體內(nèi)件也要選擇耐沖蝕的。

    汽蝕的危害

    汽蝕的危害主要是汽泡迅速破裂時產(chǎn)生的沖擊力，和破裂時形成的高速射流產(chǎn)生的巨大沖擊力對金屬面產(chǎn)生*的沖蝕作用。

    如果汽泡在接近閥門內(nèi)固體表面處破裂，釋放的能量會慢慢地撕裂材料，在閥芯表面留下類似于煤渣的粗糙表面。如果汽泡在下游管道中破裂，會對下游管道產(chǎn)生類似的破壞。

    應對方案

    解決小開度下調節(jié)閥工作問題有好多種方法，常見的大概有如下幾種。

    MAC電磁閥根據(jù)流量方程，當前后壓差減小時，流量也相應減小，為保持閥的流量不變，就要增大閥的開度。因此，可以工藝管道上與調節(jié)閥相串聯(lián)的手動閥門，關閉至調節(jié)閥需要的工作開度為止，或者在調節(jié)閥后增加限流孔板消耗部分壓降。這兩種方法都是增加管路上的壓降，以便減少閥上的壓降，因為系統(tǒng)總壓降等于管路壓降加上調節(jié)閥上的壓降，由于系統(tǒng)總壓降不變，所以當管路壓降增大時，閥上壓降必然減小。

    縮小閥口徑

    同樣根據(jù)流量方程，直徑減小時，流量也減小，因此為保持通過電動調節(jié)閥的流量不變，就必然要加大開度，這樣也可避免閥在小開度下工作?？趶介y的口徑、閥座的直徑有關，可以換一臺小檔口徑的閥，或通過內(nèi)部縮徑，閥體不變，換小檔的閥芯閥座實現(xiàn)。

    應對閃蒸

    通過對閃蒸產(chǎn)生原理的分析，可以發(fā)現(xiàn)當管道的流動特性與流體溫度一定后，對于任何閥門來說都是無法防止閃蒸現(xiàn)象的。因此，應從改變下游管道流動特性和提高閥體的耐沖蝕能力兩個方面來減小閃蒸的破壞作用。

    從設計方面考慮應盡量提高閥門的背壓，一是將調節(jié)閥門布置在具有較高靜壓頭的位置可以提高閥門的背壓;二是增加節(jié)流孔板或類似的提高背壓裝置，提高閥門的背壓。

    在閥門選型時應考慮:一是盡量選擇直行程角閥，從閥門結構來考慮，角閥沒有改變流體的流向，流體的流向在閥內(nèi)仍保持自上而下，減少了沖擊閥門表面液滴的數(shù)量，但是直行程角閥成本較高，一般只用于工況惡劣和重要場合;二是可以選擇下游帶有擴展式流通區(qū)域的閥門，流體在經(jīng)過小縮流面時，速度達到大，此時如有一個較大范圍的擴流區(qū)，將會使流速迅速降低，從而減少對閥體的沖刷;三是閥體選擇材質硬度高的材料增強其抗機械磨損和腐蝕的能力，減小閃蒸的破壞作用，對于肯定會被流體沖刷的閥內(nèi)表面的區(qū)域，如閥座表面和閥芯采取表面鍍合金的硬化處理，提高其表面的抗沖刷能力。

    MAC電磁閥由于汽蝕的閥后壓力可以恢復到高于液體的飽和蒸汽壓力，因此可以通過控制閥體內(nèi)的壓降過程來消除汽蝕現(xiàn)象?？刂崎y使用多級降壓內(nèi)件，可以把通過閥門的壓降分成數(shù)個較小的壓降區(qū)域，每一個較小的壓降區(qū)域都確保在縮流斷面處的壓力大于流體溫度對應的飽和蒸汽壓力，防止蒸汽氣泡的形成。同樣，應對必然受到?jīng)_刷的閥芯和閥門內(nèi)表面應進行表面硬化處理，提高易被流體沖刷的閥芯和閥內(nèi)表面的抗沖刷能力。

    在運行過程中，也可以通過一些方法來降低電動調節(jié)閥壓降，達到防止閥門汽蝕的目的。在大容量機組中，凝結水和凝補水管路中一般配置30%負荷和70%負荷調節(jié)閥，在運行操作中，如果在低負荷下，使用70%負荷調節(jié)閥，會使P降低量增大，易產(chǎn)生汽蝕，應嚴格按照隨負荷增加先使用30%負荷調節(jié)閥調節(jié)，再投入70%負荷調節(jié)閥?？梢酝ㄟ^關小電動調節(jié)閥調節(jié)閥后電動截止閥的開度，相當于在調節(jié)閥后增加了一個節(jié)流空板，可以減小調節(jié)閥的必須壓降。