调节阀的闪蒸和气蚀
天然气气液分离器液位调节阀失效原因及解决方案
天然气气液分离器液位调节阀失效原因及解决方案
摘要：在天然气采集装置中，液位调节阀有着重要的作用。结合对应的研究分析，在很多场合使用中，天然气气液分离调节阀容易失效。这是因为地质环境的差异，导致了天然气气组分内不含有大大量的气田水分以及其它颗粒杂质，部分含油膏硫化物或者是酸性介质，最终让阀门发生腐蚀。此外，由于部分天然气的气压较高，这也会导致天然气其液分离器的前后降压变化大，最终形成严重的气蚀或者JT效应。并且因为介质水反应下，产生了特殊的冰晶体，最终发生了特殊的冰晶效应。本次研究针对天然气气液分离器也位调节阀失效原因以及运行环境进行分析。
关键词：天然气气液分离；液位调节阀；失效原因
1 分离器液位调节阀的作用和运用价值
调节阀又名控制阀，在天然气分离器液位控制过程中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变参数的最终控制元件。目前通常使用的为电动调节阀，由电动执行机构及阀体组成。调节阀的控制回路包括三个主要部分，第一部分是液位计，它能够测量分离器液位参数并将输出送到调节仪表——调节器，它确定并测量液位给定值与工艺参数的实际值之间的偏差，一个接一个地把校正信号送出给最终控制元件——调节阀。阀门改变了流体的流量，使分离器液位达到了期望值。分离器液位调节阀的正常使用可以使分离器液位长时间处于工艺参数要求范围内，一定程度的降低电动排污阀的动作频率，有利于设备的长久，稳定使用。
2 对于影响天然气气液分离器调节阀运行影响因素分析
造成天然气气液分离器液位调节阀失效的原因较多，在高压的环境下，若没有处理得当，就会让阀门在短时间内存在很多问题，而天然气气液流速也是影响其调节阀门质量的重要原因。本次研究针对天然气气液分离器调节阀失效原因进行对应分析，阐述其影响因素以及运行环境。
气蚀与闪蒸条件下的调节阀防失效探讨
36科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON
2008N O .24
SC I ENC E &TEC HN OLO GY I NFO RM ATI O N
工业技术
对低灰事故水(B 部分)的治理：
这部分水量相对较少,首先经过煤泥沉淀池进行沉淀,沉淀池溢流进入回收池再次回收,用水泵经∮219m m (1800m )管路打回∮24m 耙式浓缩机,从而实现煤泥水全部闭路循环。
煤泥水闭路循环系统形成后，煤泥厂内回收，循环水复用。
A 部分煤泥水治理的具体流程如图1。
B 部分煤泥水治理的流程如图2。
利用东山煤矿洗煤厂原∮24m 浓缩机对浮选尾矿进行加药浓缩,浓缩底流进尾煤压滤机，溢流及压滤机滤液作为洗水复用，从而达
到洗水闭路循环。
表3全重介选与跳汰选产值对比表
6经济效益
①改造前后效益对比
全重介选与跳汰选产品回收率及原煤产值对比如表3。
②加工成本
电费增加0.02元/吨；材料费增加1.75元/吨；工资节余0.04元/吨。成本增加：1.73元/吨
跳汰选改重介选后，效益增加：
148.52-117.36-1.73＝29.43元/吨。
跳汰选改重介选后，产品结构进行了调整，使吨原煤产值增加29.43元/吨，该厂
2007年入洗量为130万吨，年增效益3826万元。
③闭路循环后
每年回收煤泥2.43万吨，每吨煤泥80元，运行成本77万元，每年效益为117.4万元。
2.43×80-77＝117.4万元
综上所述，鸡西矿业集团东山矿洗煤厂技术改造与洗水闭路循环投入使用后，年增效益3826万元，总投资3726万元，全部资金在1年内全部回收，产生了良好的环境效益和社会效益，由于洗水达到闭路循环，杜绝了洗水外排，减少环境污染，给附近居民创造一个良好的环境，对整个社会环境也效果显著。
调节阀基础知识
调节阀特性术语
美国国家标准组织(ANSI) 美国机械工程师学会(ASME) 美国测试与材料学会(ASTM) 美国石油组织(API) 国际测量与控制学会(ISA) 国际标准化组织(ISO) 国际电工委员会(IEC) 国际腐蚀工程师协会(NACE) 流体控制组织(FCI) 制造商标准化学会(MSS)
阀门密封件材料和使用温度
阀门密封件材料和使用温度
PTFE 填料的特点 -摩擦力小无需润滑 -适于多种介质 -填料环由弹簧加载，自动调整 -工作温度－40℃－232℃ -要求阀杆必须具有较高光洁度 -不适于核辐射场合（填料易损坏）
调节阀常用标准
阀门材料与使用范围
阀体常用材料 WCC/WCB 优质碳素钢（低碳钢），价格低，可焊性好，低温易脆，高温时 强度降低（工作温度 -20 F－800 F）（-29℃至427℃） WC9 低合金铬钼钢，适于 >800 F 过热蒸气及冲刷严重的工况，抗 腐蚀性能优于碳钢，可焊性优于C5，热膨胀性能，导热性能优于 CF8M，工作温度 20 F-105O F
阀门材料与使用范围
阀内件常用材料 416 SST 抗水及蒸汽介质的腐蚀性较好，常用于电厂蒸气给水系统 常用来制造阀芯阀座。因应力较高，不可堆焊及表面硬化处理， 工作温度高于427℃则硬度降低。 17-4 PH 抗腐蚀性好，强度高，常被施以3种硬化处理(H900,1075, 1150) 常用来制造阀笼，阀座，阀塞，阀杆，温度较高时易脆，高于 800 F(427℃)禁止使用。
调节阀选型问题分析
窝渣 孑 ， 种 现 象 即是 空 化 ， 便 是 气 蚀 形 成 的过 Ｌ此 这 程 因此气 蚀 现象将 导致严 重的 噪音 、 动 、 质 的 振 材
破坏 等 。 １ １选 型 ．
（ ） 用压 力恢 复系数 小的 阀 门 １选 在工 艺条 件允许 的情 况下尽 量选用 压力恢 复 系
既然 空化 是 因为 压力 的突 变所 引起 ， 系统要 而
求 的压降 又不 能降 低 ， 以采 用 将 一 次大 的压 力 突 可
变分 解为若 干 次 的多 级 阀 芯结 构 （ 图 １ ， 种结 如 ）这 构 的 阀芯可． 以把总 压差分 成几个 小压 差 ， 逐级 降压 ，
间形 成一 个冲击 力 ， 冲击 力冲撞 在 阀芯 、 此 阀座 和 阀
体上 ， 使其 表面 产生 塑性变形 ， 成一个 个粗糙 的蜂 形
使 每一级都 不超过 临界压 差 。或设计成 特殊结 构的 阀芯 、 阀座 ， 如迷宫 式 阀芯 、 片式 阀芯等 ， 可 以使 叠 都 高 速流体 在通过 阀芯 、 阀座 时 每 一点 的 压力 都 高 于
在 该温度 下的饱 和蒸气 压 ， 或使 液体本身 相互 冲撞 ， 在 通道 间导致高度 紊 流 ， 液 体 的 动能 由于相 互摩 使 擦 而变 为热能 ， 少气 泡 的形成 。 可减
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美国费希尔fisher调节阀基础知识以及产品介绍
气动调节阀输出特性： 输出位移与压力信号成
正比，当信号压力通过气室 时，在薄膜上产生一个推力， 使推杆移动并压缩弹簧。当 弹簧的反作用力与信号的压 力在薄膜上产生的推力平衡 时，推杆稳定在一个新的位 置。信号压力越大在薄膜上 产生的推力就越大，则与它 平衡的弹簧反作用力越大， 推杆的位移越大。推杆的位 移就是执行机构直线输出位 移，也成为行程。
（阀座保持架）
（导向套）
（阀座）
（阀芯）
ET、ED型直通套筒阀：高低加疏水调整门
Fisher调节阀结构：直通套筒阀（笼式阀）
填料压盖 缠绕垫 阀芯 阀笼 阀座 阀体
阀杆 上阀盖 （盘根室）
密封环
正作用阀
反作用阀
在阀芯顶部开有平衡孔的叫平衡式套筒阀，
否则是非平衡套筒阀
直通套筒阀（笼式阀）特点：
套筒阀用阀笼内表面导向，用阀笼节流可满足所需流量特性特点如下： 1、阀座通过阀笼、阀盖压紧在阀体上，不采用螺纹连接，安装维修方便。 2、流量特性更改方便：在套同上对称的开有3~6个节流孔， 节流开孔形 状与节流特性有关，通过更换套筒（节流开孔形状）来改变节流阀流量 特性。 3、降噪和降低空化影响。为降低控制阀噪音，可采用降噪阀笼或在阀笼 上开小孔降噪。
连排至定排管道调节阀 凝结水小循环（再循环最小流量）调节 阀 主凝结水调节阀
凝结水溢流至凝补水箱调整门 闭冷水泵入口调节阀（闭冷水交换器出 口） 闭冷水回水至闭冷泵入口调节阀
调节阀的闪蒸和气蚀
调节阀的闪蒸和气蚀
调节阀作为过程控制系统中的终端部件，是最常用的一种执行器。在调节阀内流动的液体出现闪蒸和气蚀两种现象。它们的发生不但影响口径的选择和计算，而且将导致严重的噪声、振动、材质的破坏等。在这种情况下调节阀的使用寿命缩短，工作可靠性下降，进而引起工艺系统和装置生产率的大幅下降。因此在应用调节阀时必须引起重视，做到正确选择，合理使用。
1 闪蒸和气蚀
正常情况下，作为液体状态的介质，流入、流经、流出调节阀时均保持流液态，其压力变化曲线如图1中(1)所示。
闪蒸作为液体状态的介质，流入调节阀时是液态，在流经调节阀中
，液态介质变成气态介质，并的缩流处时流体的压力低于气化压力P
vapor
且它的压力不会再回复到气化压力之上，流出调节阀时介质一直保持气态。其压力曲线如图1中的(2)所示。
闪蒸就象一种喷沙现象，它作用在阀体和管线的下游部分，给调节阀和管道的内表面造成严重的冲蚀，同时也降低了调节阀的流通能力。
气蚀作为液体状态的介质，流入调节阀时是液态，在流经调节阀中的缩流处时流体的压力低于气化的压力，液态介质变成气态介质，随后它的压力又恢复到气化压力P
vapor
之上，最后在流出调节阀前介质又变成液态。其压力变化曲线如图1中(3)所示。
可以根据一些现象来初步判断气蚀的存在。当气蚀开始时它会发出一种嘶嘶声，当气蚀发展完全稳定时，调节阀中会发出嘎嘎的声音，就象有碎石在流过调节阀时发出的声响。气蚀对调节阀内件的损害也是很大的，同时它也降低了调节阀的流通效能，就象闪蒸一样。
因此，我们必须采取有效的措施来防止或者最大限度地减少闪蒸或气蚀的发生。
调节阀噪音的控制方法
１ 调 节阀的噪音来源
调 节 阀主要有 三 种噪音 来源 ：
气 蚀 ，闪蒸 和 气 蚀 会 产 生 噪 音 ，所 以 控 制 噪音 就 需 要想 办法 控制 阻塞 流的 闪蒸及气 蚀 。
（ １ ） 自身振 动 产 生 的 噪 音 。介 质 流 过 调 节 阀 会 对 阀芯 产 生 冲 刷 ，使 阀 芯 不 稳 定 产 生 横 向 运 动
郭
进
调 节 阀 噪 音 的 控 制 方 法
３ ５
调节 阀噪音 的控 制 方 法
郭 进 美施 威 尔 （ 上 海 ） 有 限公 司 上海 ２ ０ ０ ０ ７ ０
摘要 通过分析调节阀噪音的几种来源 ， 指 出阻塞流引起的闪蒸和气蚀是产生流体动力学噪音的根源。
利用图形分析了阻塞流引起闪蒸和气蚀的机理 ，详述闪蒸和气蚀工况调节 阀噪音的各种控制方法。
再增加 ，这个 极限流 量 即为 阻塞流。液体 阻塞 流
极 易引 起 闪蒸 和 气 蚀 ， 同 时伴 有 强 噪 音 产 生 ，通
郭
图 １ 液体流 经调 节阀时压 力和流速问的关 系
进 ：工程 师。２ ０ ０ ３年毕业于 中国石油大学 （ 华东 ）获电气工程及其 自动化专业 和石油工程专业双学士学位。现从事工程 设 汁和
最大 ，压力 最低。经过缩 流断面点后 ，随着流束
渣水工况调节阀气蚀问题的解决方法
Ｋ 为０６ ． ４已经 较 大 ， 管 还 有 Ｋ 更 大 的 调 节 尽 值
阀 ， 于介质 中含 有 固体 颗 粒 ， 阀 的 流 道非 常 畅 鉴 角
通 不易堵 塞沉 积 ， 更 换其 他直 通 阀门对 配管 改动 若
更 大且 订货周 期 长 ， 因此仍 保 留该 阀 。
为 避 免 对 现 场 的 配 管 造 成 较 大 的 改 动 ， 节 阀 调 的安 装 位 置 维 持 原 方 案 ， 而 方 法 二 将 不 再 考 虑 。 故
外形 的特 点 ， 而闪蒸 造成 的物理 损坏 其外形 非 常光 滑类 似 于细 的喷砂 表面 。
２ 初 始 气 蚀 指 数
相 关 实 验 表 明 ， 调 节 阀 人 口 Ｐ 和 阀 门 开 度 在
保持 固定 时 ， 节 阀的 流 量 ｑ 与、△ 调 ／ 的 关 系 曲线 ／
如 图 ２所 示 。
第 ４ ７卷
第 ２ 期
石
油
化
工 自 动
化
Ｖｏ． １ ４７，Ｎ ｏ ２ ． Ａｐｒ ｌ ｉ ，２Ｏ１ １
２１ ０ １年 ４月
Ａ Ｕ ＴＯ Ｍ ＡＴＩ Ｎ Ｎ Ｏ Ｉ ＰＥＴＲ（ ＣＨ ＥＭ Ｉ Ｌ ＮＤ ＵＳＴＲ Ｙ ＣＡ Ｉ
渣水 工况 调 节 阀气 蚀 问题 的解 决 方 法
泡 的 破 裂 发 生 在 阀 内 件 的 表 面 处 ， 对 材 料 表 面 造 会
调节阀闪蒸和气蚀现象及其解决办法
调节阀闪蒸和气蚀现象的危害及其对策
1．闪蒸和气蚀现象的产生原因及其危害
在调节阀液体工况条件下，按流动工况判别式，如果阀门的实际压差P1-P2≥F L2（P1-F F P V）时，就会产生阻塞流。阻塞流是当阀门内的静态压力降至液体的饱和蒸汽压时由于液体的汽化引起的，阻塞流的产生必然产生闪蒸和气蚀现象。
1.1 闪蒸：当液体流体通过节流缩径处时，流束会变细或收缩，流速会增加，压力会下降。通过节流处后，随着阀腔增大，流速会下降，压力会增加，但不会恢复到阀前压力，实际压差△P就是节流时损失的能量。节流缩径处的压力降到液体的饱和蒸汽压，气泡就会在流束中形成，如果阀后压力仍低于液体的饱和蒸汽压，气泡将保持在阀后，这种现象就叫“闪蒸”。
闪蒸会对阀门的阀芯产生严重的冲刷破坏，使阀芯和阀座接触处及附近像被平滑地磨掉一层一样，阀门的关闭性能随之严重降低，因达不到系统要求而损坏报废。
1.2 气蚀：在阻塞流条件下，如果阀后压力恢复到高于液体的饱和蒸汽,气泡就会破裂或爆炸，这种现象就叫气蚀。气蚀产生的蒸汽气泡破裂、爆炸现象释放出很大的能量，并产生噪声。当气泡在节流件附近破裂、爆炸时，会使节流件产生粗糙的的破坏表面，并有可能在阀后一段距离内使下游管道遭受同样的破坏。
2. 闪蒸和气蚀的预防对策
闪蒸和气蚀现象的产生是由于系统工况而不是阀门引起的，因此，解决闪蒸和气蚀的办法不单是阀门制造商的事情。阀门制造商所能做的就是：增加阀门抵抗闪蒸和气蚀破坏的能力，包括阀型的选择和阀内件材料的选择、处理。
2.1 闪蒸工况下的阀门选择
调节阀产生气蚀的原因及解决办法
调节阀产生气蚀的原因及解决办法
一、阀门气蚀原因
气蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生破坏的一种形式。
当液体通过节流孔时，流体流道面积的缩小导致流速迅速增加，速度的增加，产生了速度和压力之间的能量转换，流体压力下降。压力在节流孔下游侧附近达到最低值，这时其速度最大，压力最小。当该处的压力Pvc 低于液体蒸汽压Pv 且阀门下游压力P2 高于液体蒸汽压Pv 时，就会发生气蚀。
根据伯努利方程，流速越高压力越小。根据热力学原理，压力小则液体的沸点降低，同时液体里能够溶解的气体也会变少。
在某些流动中，由于速度特别快，压力迅速下降，导致液体中溶解的气体析出，更进一步液体会沸腾。这样就产生了气泡。
气泡会阻塞流动，导致速度降低，压力回升，于是气体变成了液体，气泡破解。
没有气泡阻塞，则流体流速加快，又产生气泡。
这种循环往复会产生巨大的压力波动对于材料表面特别容易产生疲劳，并导致设备损坏。
气蚀分为闪蒸和空化两个阶段。物质的沸点随着压力的增大而升高，饱和高压液体减压后其沸点降低，这时液体温度高于减压后压力下的沸点，迅速沸腾汽化。
a) 闪蒸就是指高压的饱和液体进入经过减压后由于压力的突然降低使得这些饱和液体变成一部分的减压后压力下的饱和蒸汽和饱和液，产生气泡；
b) 而当下游液体压力又升回来且高于饱和压力时，升高的压力压缩气泡，使其破灭，气泡形成、发展和破灭的过程称为空化。
二、阀门气蚀危害
在空化过程中饱和气泡不再存在，而是迅速爆破变回液态，由于气泡的体积大多比相同的液体体积大，所以说气泡的爆破是从大体积像小体积的转变。
气蚀工况下调节阀的计算选型
２０２１，３１（２）孙文文 气蚀工况下调节阀的计算选型
气蚀工况下调节阀的计算选型
孙文文 连云港沃利工程技术有限公司上海分公司 上海 ２０１１００
摘要 分析调节阀出现气蚀的原因，指出气蚀的判定条件，提出几种消除或隔离气蚀危害的方法，以延长
调节阀的使用寿命。同时分析多级降压调节阀的降压原理。介绍气蚀工况下流量系数、多级降压调节阀降压级数的计算方法，并以实例计算验证。
关键词 气蚀 Ｃｖ值计算 多级降压调节阀 阻塞流
孙文文：助理工程师。２
０１７年毕业于上海大学机电工程与自动化学院测控技术与仪器专业。从事化工工程自控设计。联系电话：０２１－６１３３６８８８－６８１３，Ｅ－ｍａｉｌ：Ｗｅｎｗｅｎ Ｓｕｎ＠ｗｏｒｌｅｙ ｃｏｍ。
调节阀是自动控制调节系统中的终端控制元件，用于分配流体介质、调节被控对象的工艺参数（流量、压力和温度等），是一个局部阻力变化的节流装置，在现代工业生产中应用非常广泛。工作在液体工况下高压差场合的调节阀，由于流速很高，阀座和阀芯等内部节流件部位经常会出现冲刷腐蚀，同时伴有气蚀、噪声和振动等危害，给安全生产带来重大隐患，需要引起足够的重视。
１ 调节阀气蚀简介
１ １ 气蚀产生机理
当液态流体流经节流装置时，由于节流作用流
体流速快速增加，根据伯努利方程，流体压力相应地急剧下降。当流体压力低于饱和蒸汽压，部分流体气化，流体中产生大量气泡，这一现象称为闪蒸。之后随着流体流通面积逐渐增大，流速下降，压力上升至一个低于初始压力的稳定值，若此时流体压力仍低于饱和蒸汽压，调节阀处于闪蒸工况；若流体压力稳定值高于饱和蒸汽压，闪蒸产生的气泡受压破裂恢复到液体状态，调节阀处于气蚀工况。
探讨调节阀气蚀和闪蒸的控制
探讨调节阀气蚀和闪蒸的控制
摘要：浅析闪蒸及气蚀的成因的，探讨其产生的影响，详细地分析了调节阀在
阀门结构和材料选择方面有效防止闪蒸和汽蚀影响的方法，从而减少危害的发生，为工业安全生产提供了新的思路。
关键词：气蚀；闪蒸；饱和压力；气蚀系数；压力恢复系数
1、概论
调节阀是常用的执行器也是自控系统中的终端控制部件，但在使用过程当中，轻易地会出现气蚀及闪蒸现象。在气蚀的流动中，渐渐地会出现一些蒸汽气泡，
与此同时，其产生的爆炸会对调节阀内部产生一定程度的破坏，造成调节阀使用
寿命的逐渐缩短，而且发生的闪蒸现象，不可回避地冲刷阀芯组件，发生很严重
的损毁。这种现象不但会对阀芯组件的密封面和阀座的密封面造成损坏，更会较
为严重地拉低阀门的关闭性能及使用性能。以上这些现象的发生，一方面会造成
口径选择及计算的偏差, 另一方面还会造成更为严重的后果，例如：强化噪声、
加大振动、破坏材质等【1】。总而言之，在一定程度上消除调节阀的气蚀和闪蒸，是其在使用过程中的重中之重。
2、气蚀和闪蒸的成因及影响
2.1 气蚀和闪蒸的成因
毋庸置疑，闪蒸及气蚀二者的出现，都与调节阀的组塞流密不可分。组塞流
是一个物理现象名词：它指的是在不可压缩流体流经控制阀的瞬间能达到的最大
流速。在控制阀中，不论哪种液体流过，如果把入口压力作为一个固定量P1，则
当出口压力P2越变越小的过程中，就会出现调节阀内部的液体通过量（流量）
在不断增加的现象。巧合的是，在出口压力P2不断减少的过程中，直到其压力
达到一个临界值时，调节阀内部的流量就不再改变，趋于稳定，阻塞流指的就是
气蚀和闪蒸定义
气蚀就是空化作用对阀芯阀座等的侵蚀。
闪蒸是液体流过阀体后,静压降低到饱和蒸汽压时,部分液体汽化后,形成气液两项的现象。空化是液体流过阀体后,静压降低到饱和蒸汽压时,部分液体汽化后,形成气泡后又恢复成液体的现象。气蚀是空化作用对材料的侵蚀。前者是液变气；后者是液变气，再变液。
液体流过调节阀时，在节流口流速急剧上升，由能量守恒定律可知，速度上升，压力必然下降，若此时压力下降到低于液体在该温度下的饱和蒸汽压Pv时，便会气化，分解出气体，形成汽液两相流动，这种现象叫闪蒸。
节流后，速度下降，压力回升，当压力超过Pv值后，不再继续气化，同时液体中的气泡将还原为液体。在流体力学中可以证明，此时气泡内的压力趋近于无穷大，它迫使气泡破裂，并形成强大的压力冲击波，这种现象为空化。
闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。闪蒸主要应用在热力发电厂中锅炉排水的回收和地热发电中。
蒸发的特点：①在任何温度下，蒸发都能发生,②蒸发只在液体的表面发生.无论温度的高低，液体总会蒸发。液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。
气蚀是一种两阶段现象，第一阶段是在液体中形成空腔；第二阶段是这些空腔挤压破裂而恢复成为全部的液体状态。有些关于气蚀的定义仅仅限于空腔的形成，但是，从调节阀的观点来看，这似乎是不实际的定义，因为气蚀的最大影响和大多数的气蚀现象都是与空腔的破裂有直接的关系，而不是空腔的形成。
调节阀的汔蚀和闪蒸破坏及其防止
流 向
冲击 金属 表 面 ， 似 微 小 的 高 强 度 锤 子 反 复锤 击 金 属 好
在 化工 生 产工 艺 流 程 中 的管 路 和 设 备 中 ， 大 量 有
的流 体 流量 调 节 阀对 保 证设 备 的正常 运行 起 着 至关重
管路 中调 节 阀可 能 产 生 的汽蚀 和 闪蒸 现 象造 成 的破 坏 未 引起 足够 重视 ， 因此 研 究 防 止 液 体 在 流 动 过 程 中产
图 １ 沿 液 流 方 向 液体 通 过 节 流 孔 各 点 的 压 力变 化 图 端
式 中
ｚ — 位 置标 高 ， — ｍ；
卜一 静 压强 ，ａ Ｐ； ｒ 重力 加 速 度 ，ｇＩ／ 。 ｋ ・１ ２ ｌｓ
Ｐ、 ｌ —— 入 口压力及 出 口压 力
Ｐ—— 最小 截面处（ 节 阀窗 口） 力 ２ 调 压
过调 节 窗 口后 不 会发 生 汽蚀 和 闪蒸现 象 。
由于汽 蚀 现 象 和 闪 蒸 现 象 对 设 备 有 较 大 的破 坏
力 。我们 以前 仅对 离 心 泵 的汽 蚀 现 象 研 究 较 多 ， 对 而
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调节阀的空化现象
调节阀的空化现象
cavitation of control valves 当液体通过调节阀时，在调节阀的节流作用下便会产生压力降。在流束最小截面处(参见图12—49、图12—50)(vena contracta，VC)，流速最快，而静压却最小。当该处压力Pc低于该液体的气化压力Pv时，则有部分液体闪蒸成为气泡。流体经过调节阀后，其压力有所恢复。若恢复后的压力P
2
仍低于该液体的气化压力Pv时，则会有部分液体气化，这种现象称为闪蒸(flash)。
图12—49 闪蒸状态压力分布曲线 VC为调节阀流束最小截面处
闪蒸作用产生的气泡对阀芯、阀座、阀体均无严重的损伤，但当恢复后压力
P 2>P
1
时，必然会使上述气泡被压破，并爆发出强大的爆破力。调节阀的金属表
面在反复不断地受到该冲击力作用后，会产生疲劳而形成剥落、空洞，这就是空化现象，也称空蚀现象。
图12—50 空化状态压力分布曲线 VC为调节阀流束最小截面处
空化现象的爆破力足以使阀内部件(特别是阀芯)遭到极其严重的破坏，严重的空化作用只需几小时调节阀就损坏了，以致于调节过程失控，产生重大安全事故。因此，在进行控制工程设计时，应充分考虑到防止空化现象的出现。特别对高压力降工况、低挥发性介质控制的场合，在防止空化作用方面要给予足够的重视。
实验证明，调节阀容量曲线折点和空化开始点相一致。当调节阀发生空化现象时，阀内的压力降叫做是临界压力降△Pc 。若实际压力降△P>△Pc ，且阀出口压力P 2又高于该液体的气化压力Pv ，则必然产生空化现象。 对不可压缩的流体而言，空化临界流量条件是：
控制阀的基本知识(二)气蚀闪蒸和噪声
控制阀的基本知识（二）—气蚀、闪蒸和噪声
常见的阀门问题（一）闪蒸
闪蒸流速分布图能量守恒定律蒸气压蒸气压与温度密切相
关闪蒸闪蒸的机械磨蚀1、机械的2、内含液滴3、角度的冲击腐蚀/磨蚀
金属氧化物的形成闪蒸损伤的典型外形产生闪蒸损伤的因
素1、压降2、闪蒸的时间长短3、流量4、泄漏等级5、介质的腐蚀性6、材质结构7、阀门结构
闪蒸的解决方案之一--带衬角阀EAS闪蒸的解决方案之
二--高硬度材质WC9 的抗磨蚀性比较好典型的防磨蚀阀
门内件材质常见的阀门问题（二）气蚀
气蚀气蚀损伤的典型外形阀门选择1、选低恢复阀门2、多级压降3、材料4、泄漏等级
钻孔技术压降级多孔/独特的孔形设计
多级压降
孔形设计控制阀的抗气蚀阀内件
抗气蚀孔的作用将较大的喷射性流体分解成许多小的流束，从而将集中单一的总能量分解成许多小的能量单元。控制流经阀门的压降不低于流体介质汽化压力，使气泡不能生成从而避免气蚀发生。在流体流经气蚀孔的过程中衰减部分能量，降低伴随气蚀而产生的噪声。Cavitrol III 1-Stage
TrimCavitrol III 3-Stage Trim
Cavitrol III单级式阀内件可以有效地消除气蚀破坏。各个法笼孔道形状都经过处理，以使得流经阀笼的流体速率不致过大，确保压力保持在汽化压力之上。这一较高的压力减小了气蚀的可能。这些均匀分布在阀笼四壁上的小孔还具有减小流体紊流的作用。这两点也有助于减小流体内部压力并增大流量。实际应用中，阀芯边缘和阀笼四周轴对称分布的小孔协同将气蚀性流体从金属壁面引起发体内部的空腔中。这样，流体的气蚀作用就得到了控制。Cavitrol III双级或三级式阀内件由多个具有特定形状小孔的同心圆柱组成。阀笼的选择由进口压力和所需压降决定。阀门工作时，液体从各阀笼的小孔流过，分担总压差的一部分。各节阀笼的局部压差能防止液体压力低于汽化压力，消除气泡形成。
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调节阀的闪蒸和气蚀
在调节阀内流动的液体常常出现闪蒸和气蚀两种现象。它们的发生不但影响口径的选择和计算，而且将导致严重的噪声、振动、材质的破坏等。在这种情况下，调节阀的工作寿命会大大缩短，对此我们来详细分析一下。
闪蒸作为液体状态的介质，流入调节阀时是液态，在流经调节阀中的缩流处时流体的压力低于气化压力Pvapor，液态介质变成气态介质，并且它的压力不会再回复到气化压力之上，流出调节阀时介质一直保持气态。
闪蒸就象一种喷沙现象，它作用在阀体和管线的下游部分，给调节阀和管道的内表面造成严重的冲蚀，同时也降低了调节阀的流通能力。
气蚀作为液体状态的介质，流入调节阀时是液态，在流经调节阀中的缩流处时流体的压力低于气化压力，液态介质变成气态介质，随后它的压力又回复到气化压力Pvapor之上，最后在流出调节阀前介质又变成液态。
可以根据一些现象来初步判断气蚀的存在，当气蚀开始时它会发出一种嘶嘶声，当气蚀发展到完全稳定时，调节阀中会发出嘎嘎的声音，就象有碎石在流过调节阀时发出的声响。气蚀对调节阀及内件的损害也是很大的，同时它也降低了调节阀的流通效能，就象闪蒸一样。我们必须采取有效的措施来防止或者最大限度地减小闪蒸或气蚀的发生：
①尽量将调节阀安装在系统的最低位置处，这样可以相对提高调节阀入口P1和出口P2的压力；
②在调节阀的上游或下游安装一个截止阀或者节流孔板来改变调节阀原有的安装压降特性（这种方法一般对于小流量情况比较有效）；
③选用专门的反气蚀内件也可以有效地防止闪蒸或气蚀，它可以改变流体在调节阀内的流速变化，从而增加了内部压力；
④尽量选用材质较硬的调节阀，因为在发生气蚀时，对于这样的调节阀，它有一定的抗冲蚀性和耐磨性，可以在一定的条件下让气蚀存在，并且不会损坏调节阀的内件。相反，对于软性材质的调节阀，由于它的抗冲蚀性和耐磨性较差，当发生气蚀时，调节阀的内部构件很快就会被磨损，因而无法在有气蚀的情况下正常工作。