如何應(yīng)對(duì)ATOS電磁閥的氣蝕及防護(hù)？

    ATOS電磁閥閥體種類(lèi)很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉(zhuǎn)、蝶形、套筒式、球形等10種。在選擇閥門(mén)之前，要對(duì)控制過(guò)程的介質(zhì)、工藝條件和參數(shù)進(jìn)行細(xì)心的分析，收集足夠的數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)閥的要求，根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)來(lái)確定所要使用的閥門(mén)類(lèi)型。在具體選擇時(shí)，可從以下幾方面考慮：

    （1）閥芯形狀結(jié)構(gòu)主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。

    （2）耐磨損性當(dāng)流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時(shí)，閥芯、閥座接合面每一次關(guān)閉都會(huì)受到嚴(yán)重摩擦。因此閥門(mén)的流路要光滑，閥的內(nèi)部材料要堅(jiān)硬。

    （3）耐腐蝕由于介質(zhì)具有腐蝕性，在能滿(mǎn)足調(diào)節(jié)功能的情況下，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單閥門(mén)。

    （4）介質(zhì)的溫度、壓力當(dāng)介質(zhì)的溫度、壓力高且變化大時(shí)，應(yīng)選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門(mén)。

    （5）防止閃蒸和空化閃蒸和空化只產(chǎn)生在液體介質(zhì)。在實(shí)際過(guò)程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數(shù)的計(jì)算，還會(huì)形成振動(dòng)和噪聲，使閥門(mén)的使用壽命變短，因此在選擇閥門(mén)時(shí)應(yīng)防止閥門(mén)產(chǎn)生閃蒸和空化。

    氣蝕一般出現(xiàn)在兩個(gè)階段。首先，當(dāng)液體壓力低于液體蒸汽壓時(shí)，在液體中形成蒸汽泡，由液體攜帶氣泡的邊緣層向下游移動(dòng)。其次，如果出口壓力大于液體蒸汽壓力，氣泡就會(huì)破裂或爆破，同時(shí)產(chǎn)生巨大的壓力沖擊波，并通過(guò)液體向外傳播，集中撞擊管道壁和閥內(nèi)零件，沖擊到相近的金屬表面上。氣泡破裂對(duì)金屬表面的沖擊類(lèi)似于微流噴射，它能以104MPa的壓力，振動(dòng)和碰撞管壁。在液體內(nèi)，當(dāng)氣泡遠(yuǎn)離金屬表面破裂時(shí)，產(chǎn)生球形壓力波，此時(shí)，碰撞壓力約為103MPa，且微流噴射的影響未達(dá)到金屬固體壁。如果氣泡接近金屬表面破裂，微流噴射將直接沖擊金屬表面。由于沖擊波反復(fù)沖擊，導(dǎo)致金屬表面疲勞、撕裂和其他缺陷。氣蝕損壞表現(xiàn)為金屬表面凹凸不平和多孔現(xiàn)象。如果閥門(mén)出口壓力低于液體蒸汽壓時(shí)，蒸汽氣泡不會(huì)破裂，液體以氣液兩相混合狀態(tài)存在，液流速度將繼續(xù)增大，這種狀態(tài)稱(chēng)為閃蒸（圖2）。閃蒸并不是一個(gè)主要問(wèn)題，其損害與氣蝕不同，通常選用抗沖蝕的閥體和閥瓣材料，限制閥門(mén)出口流速，可大大降低和消除，延長(zhǎng)調(diào)節(jié)閥的使用壽命。閃蒸時(shí)Pv>P2。

    ATOS電磁閥壞是一種機(jī)械性的破壞。但是，在腐蝕性介質(zhì)中，氣蝕會(huì)加快腐蝕侵蝕。氣蝕發(fā)生時(shí)，微流噴射（或沖擊波）破壞了金屬表面的鈍化膜保護(hù)層，基體金屬受到侵蝕，產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。沖蝕又把產(chǎn)生的腐蝕介質(zhì)沖掉，引起新的腐蝕。與氣蝕或氣蝕腐蝕相關(guān)的沖蝕導(dǎo)致金屬進(jìn)一步磨損和破壞，通過(guò)氣蝕和腐蝕的影響，材料被沖蝕磨損（圖3）。

    沖蝕強(qiáng)度與流體流速有關(guān)

    e=KVn

    式中e——材料損耗

    K——常數(shù)

    V——流速，m/s

    n——磨損指數(shù)

    一般沖蝕下，磨損指數(shù)n≈2.5，當(dāng)氣蝕和腐蝕相結(jié)合影響時(shí)，磨損指數(shù)可達(dá)n=7。

    氣蝕不僅對(duì)閥門(mén)產(chǎn)生機(jī)械損害，導(dǎo)致閥門(mén)失效，而且產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲。當(dāng)液體流過(guò)閥座通孔或節(jié)流孔時(shí)，會(huì)突然加速、氣化和膨脹，在管路中產(chǎn)生紊流、振動(dòng)和動(dòng)力噪聲。氣蝕氣泡的破裂是噪聲的主要來(lái)源，通常有氣蝕就有噪聲，噪聲量直接與氣蝕程度有關(guān)。因此，氣蝕對(duì)調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)管路的影響相當(dāng)大。

    3 氣蝕的防護(hù)

    3.1 材料的選擇

    氣蝕破壞與金屬的機(jī)械性能和抗腐蝕能力有關(guān)，因?yàn)榭箽馕g破壞主要是材料抵抗氣泡破裂時(shí)形成重疊凹坑的能力，它隨材料吸收能量的能力而改變?？箽馕g破壞較好的材料應(yīng)具備堅(jiān)實(shí)和均勻的細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)，變形能力大，抗拉強(qiáng)度和硬度高，加工硬化性好，疲勞極限和抗腐蝕疲勞極限強(qiáng)度高。韌性材料抗氣蝕能力要高于脆性材料，因此，通?？蛇x用不銹鋼閥門(mén)，提高抗氣蝕能力。

    3.2 閥門(mén)的形式

    ATOS電磁閥的形式將影響其對(duì)氣蝕的敏感性，調(diào)節(jié)閥一般有兩種形式，即低復(fù)原閥門(mén)（如截止閥等）和高復(fù)原閥門(mén)（如球閥和蝶閥等）。這2種形式的閥門(mén)在進(jìn)口壓力和壓降相同的情況下，流體通過(guò)收縮截面時(shí)，高復(fù)原閥門(mén)的閥后出口壓力恢復(fù)遠(yuǎn)大于低復(fù)原閥門(mén)。對(duì)截止閥而言，其通道的幾何形狀和湍流存在，會(huì)產(chǎn)生很大的流體阻力，因此，在閥后出口壓力不會(huì)恢復(fù)很多。而對(duì)球閥而言，其進(jìn)口流體阻力不大，在閥后出口壓力恢復(fù)很多，閥門(mén)的復(fù)原性可用壓力恢復(fù)系數(shù)FL表示（圖4）。

    FL越接近1.0，壓力恢復(fù)越少。

    3.3 壓力降的分布

    壓力降分布的均勻性也對(duì)氣蝕產(chǎn)生影響，可以采用幾個(gè)串聯(lián)閥門(mén)和一系列節(jié)流孔板，把壓力降分布在幾個(gè)串聯(lián)閥門(mén)之間或分布在一個(gè)閥門(mén)和節(jié)流孔板之間。閥門(mén)和節(jié)流孔板沿介質(zhì)流動(dòng)方向的合理設(shè)置，可以經(jīng)濟(jì)和地控制氣蝕。采用多級(jí)壓降和增加流體出口面積，可以地控制流體速度?？刂屏黧w速度（相當(dāng)于控制閥內(nèi)的壓力）是避免氣蝕的手段，其目的是使閥內(nèi)壓力高于流體壓力蒸汽壓，避免蒸汽氣泡破裂，較好的避免了閥內(nèi)的氣蝕。

    閥門(mén)的壓降可以分成幾段來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)調(diào)節(jié)閥上的壓降產(chǎn)生在多級(jí)閥瓣上時(shí)，總壓降（P1-Pn）被劃分成幾個(gè)較小的連續(xù)壓降P2、P3、…Pn，在下一個(gè)節(jié)流級(jí)之前，流體壓力被允許恢復(fù)到中間壓力P2、P3、…Pn-1，一直到后的壓降Pn，使氣蝕消除在一個(gè)較大的延伸區(qū)內(nèi)