FESTO電磁閥選型中氣蝕、堵塞、噪音問題的解決辦法

    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現象，氣蝕的直接原因是管道流體因阻力的突變產生了閃蒸及空化。當流體流經調節閥節流口時，流速突然急劇增加，根據流體能量守恒定律，流速增加靜壓力便驟然下降，出口壓力達到或者低于該流體所在情況下的飽和蒸汽壓時，部分液體就汽化為氣體，形成蒸汽與氣體混合的小汽泡，氣液兩相共存的現象，此既為閃蒸的形成。如果下游壓力恢復到高于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓的作用下，迅速凝結而破裂，汽泡破裂的瞬間形成一個沖擊力，此沖擊力沖撞在閥芯、閥座和閥體上，使其表面產生塑性變形，形成一個個粗糙的蜂窩渣孔，此種現象即是空化，這便是氣蝕形成的過程。因此氣蝕現象將導致嚴重的噪音、振動、材質的破壞等。

    1.1 選型

    （1）選用壓力恢復系數小的閥門

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

    （2）選用角形調節閥由于角形閥中的介質直接流向閥體內部下游管道的中心，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

    從氣蝕的直接結果看，造成損傷是因為材料硬度不足以抵抗氣泡破裂而釋放的沖擊力，所以從這個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。當硬化表面出現損傷后，可以進行二次堆焊或噴焊，這樣便能增加設備的使用壽命，同時也減少了企業的維修費用。

    1.3 FESTO電磁閥結構

    既然空化是因為壓力的突變所引起，而系統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構（如圖 1），這種結構的閥芯可以把總壓差分成幾個小壓差，逐級降壓，使每一級都不超過臨界壓差。或設計成特殊結構的閥芯、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、閥座時每一點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，在通道間導致高度紊流，使液體的動能由于相互摩擦而變為熱能，可減少氣泡的形成。

     1 多級降壓閥芯結構示意圖

    1.4 氣蝕系數

    不同結構形式的閥門有其不同的氣蝕系數，計算公式如下：

    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。

    各種閥門由于構造不同，因此允許的氣蝕系數 δ 也不同，如計算的氣蝕系數大于容許氣蝕系數，則說明可用，不會發生氣蝕。如蝶閥容許氣蝕系數為 2.5，則：

    當 δ＞2.5，則不會發生氣蝕。

    當 2.5＞δ＞1.5 時，會發生輕微氣蝕。

    當 δ＜1.5 時，產生振動。

    當 δ＜0.5 的情況繼續使用時，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，對閥門在什么時候發生氣蝕是看不出來的，更指不出來在那個點上達到操作極限。通過上述計算則一目了然。從上述計算中，不難看出產生氣蝕和閥后壓強 H1 有極大關系，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。

    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