调节阀的闪蒸和气蚀
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 ON2008N O .24SC 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。
1调节阀调节阀在自动控制系统中的作用，就是接受调节器发出的控制信号，改变阀芯、阀座间的相对位置，控制工艺介质流量的相应改变，达到被调参数控制在所要求的范围内，从而实现生产过程自动化。
调节阀气蚀与闪蒸的危害分析及对策_郭海侠
第30卷第1期2014年1月甘肃科技Gansu Science and TechnologyVol.30No.1Jan.2014调节阀气蚀与闪蒸的危害分析及对策郭海侠（北京石油化工工程有限公司西安分公司，陕西西安710075）摘要：分析了气蚀和闪蒸现象产生的原因，介绍了如何有效防止气蚀产生和减轻闪蒸对阀门造成的损害。
关键词：气蚀；闪蒸；饱和蒸汽压力；气蚀系数；压力恢复系数中图分类号：TH87在调节阀的使用过程中，气蚀［1］和闪蒸［1］是最为常见的流动现象，也是难以避免的现象。
气蚀产生的蒸汽气泡、爆炸现象对阀内件的破坏相当严重，引起调节阀寿命的缩短；闪蒸会对阀芯产生严重的冲刷破坏，使阀芯和阀座密封处损害，阀门的关闭性能严重降低。
气蚀和闪蒸还可能引起噪音，振动。
因此克服调节阀的气蚀和闪蒸，显得尤为重要。
1对调节阀产生气蚀和闪蒸的分析气蚀和闪蒸都是针对于液体介质而言，液体介质在阀芯处节流时，由于静压降低到液体的饱和蒸汽压以下而使液体发生汽化的现象称为空化，介质流过阀座后，如果静压恢复到大于液体的饱和蒸气压时，原先空化的蒸汽又恢复成液体状态，这时汽泡破裂会释放巨大的能量，会引起噪音、振动，导致阀内件损坏，这一现象称为气蚀；如果静压不能恢复到液体的饱和蒸气压，则流出阀体的将会是蒸汽或蒸汽液体混合物，此时会产生严重的冲刷和噪音，这一现象称为闪蒸。
通过图1 3来分别表示流体不产生气蚀、产生气蚀、产生闪蒸时流体在流经阀体内部时的压力变化。
1．1不产生气蚀的压差范围图1表示流体通过阀的时候，由于大于，不会引起沸腾现象，液体仍保持原有状态。
图1正常状态P1———阀的入口压力，P2———阀的出口压力，Pv———阀入口温度下的液体饱和蒸汽压力，P c———液体(热力学)临界压力，P———流体缩流断面的压力．1．2产生气蚀状态的压差范围图2表示降至以下的液体压力，在出口侧又恢复到以上，原先产生的气泡再次破灭。
图2气蚀状态（Pvc＜Pv，P2＞Pv）P1———阀的入口压力，P2———阀的出口压力，Pv———阀入口温度下的液体饱和蒸汽压力，P c———液体(热力学)临界压力，P vc———流体缩流断面的压力．1．3产生闪蒸状态的压差范围图3表示仍在以下徘徊，也未恢复到以上的区域，出口侧出现气液两相的流体，这种现象称为闪蒸，此时阀内处于阻塞流状态，对流量影响极大。
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Pvapor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Pvapor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。
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，如图2所示。
在调节阀的上游或下游要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，如图3所示。
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。
在气蚀和闪蒸场合下调节阀选用的研究
在气蚀和闪蒸场合下调节阀选用的研究作者：马玉山在一个完全不含有气体或蒸汽的液流中，经常会遇到两种现象，即气蚀和闪蒸（有些资料把气蚀称为空化）。
这种现象对于任何调节阀的综合性讨论都有重要的意义。
因为，这种现象的产生将影响到阀门大小的计算方法，可能引起噪音和振动，以及可能缩短调节阀零件和邻近的下游管线的使用寿命。
虽然，气蚀和闪蒸的定义之间有相似之处，但也有重要的差别。
1 气蚀和闪蒸的定义及产生条件气蚀是一种两阶段的现象，第一阶段是在液体中形成空腔（气泡）；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。
而闪蒸则是在气蚀的第一阶段形成的气泡（空腔）一直持续到通常发生破裂的下游，这个过程称为闪蒸。
下面通过讨论孔板的工作情况来说明这一问题（可以把孔板模拟为一个有一定开度的调节阀）。
如图1所示，当压力为P1的液体流经节流孔时，流速突然急剧增加，而静压力骤然下降，当孔后压力P2达到或者低于该液体所在情况下的饱和蒸汽压时，部分液体产生气化，形成气液两相共存的现象，在液体中产生空腔，这就是气蚀的第一个阶段。
从离开缩流孔的下游开始，液体磨擦引起流体减速，其结果使流体截面和压力都增加，这种速度与压力头之间的能量反向转换称之为“压力恢复”。
由于在缩流处减少到蒸气压所形成的气泡在压力增加的下游不可能存在，就会挤压破裂而恢复形成液体状态。
至此，气蚀过程完成。
如果下游配管系统的压力正好相当于或小于入口的蒸汽压，继续流入下游流体的蒸汽百分比会不断增加，流体速度持续增长其结果将产生闪蒸而不是气蚀[1]。
那么在调节阀中发生气蚀和闪蒸的条件是什么?1.1 对于气蚀（1）入口和出口的流体必须全都是液体，即在调节阀的配管上游和下游附近没有蒸气存在。
（2）在入口，液体必须是一种过冷状态，显然在入口，如果这种流体全都是液体，而且又是饱和状态，发生在阀上的任何压力降都将引起在下游位置产生蒸汽。
调节阀汽蚀和闪蒸的危害及应对方法研究
86一、汽蚀和闪蒸的危害在成品油输送管道的工作过程中，调节阀主要是对管道的压力和流量大小进行有效的调节，当阀门进出口的压力和调节阀内部压力达到饱和的气压状态下，调节阀可以保证正常工作和运行，当调节阀的进口压力值超过了介质内部的饱和气压，那么调节阀内部环境的出口压力大小会低于介质饱和气压，此时会产生调节阀的闪蒸问题。
当调节阀进出口的压力高于介质饱和蒸汽压的大小时，但是调节阀的腔内压力低于饱和蒸汽压力，此时调节阀会产生汽蚀现象。
当调节阀出现了汽蚀和闪蒸问题之后，调节阀会出现堵塞问题，大量的气体会聚集在调节阀的出口区域降低了介质的流量，同时还会造成阀门出现堵塞等问题。
调节阀如果产生汽蚀和闪蒸问题，对整个输油管道的影响非常明显，主要表现在以下几个方面：首先，对调节阀和管道会形成直接影响成品油会形成大量的气泡，同时管道内部由于碰撞阀门的压力不断变化，会出现破损或者是剧烈撞击管道等严重问题，对阀门和管道所产生的影响非常明显。
因为，反复冲击的作用会造成内部构件破坏，阀门的调节功能无法发挥出来甚至会造成失效问题，阀门管道的振动幅度较大很容易造成管道焊缝开裂。
其次，对输油工作所产生的影响，主要表现在会产生阻塞流，降低调节阀和管道的流通面积，进而降低了油品的流量大小。
当调节阀的下游设备比如消气设备、流量设备等距离调节阀较近的情况下，调节阀的汽蚀和闪蒸问题会影响到设备的正常工作和使用，尤其是在调节阀的出口管道区域聚集大量的气体调节阀，下游的消气设备无法及时排除蒸汽，大量的气体直接涌入到流量计之后，会给流量计的计数精确度产生严重的影响。
再次，会产生巨大的噪音影响问题。
当调节阀产生汽蚀或者闪蒸问题时，初期的调节阀和相关的附属构件会出现一定的噪音声响，严重的情况下管道内部会存在较大的异常声响，像石头撞击管道一样的冲击噪音。
压力指针会在巨大的撞击下受到严重的影响。
当油品在闪蒸状态下会形成水体，对阀门内部的构件产生一定的腐蚀，问题当油品当中含有氯离子的情况下，产生凝结水和氯离子之间的相互作用会加大该部件的腐蚀速率，在长时间的使用过程中会直接造成阀门的损坏，影响到了调节气阀的使用周期。
闪蒸和汽蚀 _don
闪蒸和汽蚀。
独家摘要主题：虽然闪蒸和汽蚀是经常被一同讨论的，可是他们却因为产生的原因不同而有很大区别。
但两者均可对阀门和相关设备造成不可估量的损坏。
主要概念观点：●主要的区别●每个工况条件是如何产生的●防范阀门受损的措施如何解决不同的对策有助于组织或消除两者的产生。
同时也可以使用组合对策。
下面的有些问题好像互不相关，但是他们全部包含在以下经常容易误解的现象中，那就是闪蒸冲刷和汽蚀。
想象一下：●清澈透明，相对干净的水是如何冲坏阀门的呢？●为什么在丹佛做白煮蛋要比洛杉矶时间长？●为什么用手掐住水管，水会喷的更远？●如何让液化汽罐烧烤用的更久？●水泵泵不出水时听到的噪音是什么响声？●可以预防闪蒸冲刷和汽蚀吗？如果不能，如何才能减少它对阀门的损坏呢？闪蒸冲刷和汽蚀是对阀门产生严重损坏的潜在因素，也是第一个问题（清水、或是没有任何腐蚀性固体颗粒流过阀门时）的答案。
图1，左侧是一个导向型阀杆的未腐蚀前的情形，右侧是同一阀头被闪蒸严重冲刷腐蚀后的情形。
请注意，右边的阀头是如何呈现出光亮和槽道的，以及阀头局部的密封斜面是如何完全消失的。
（这里，该圆锥面是关阀的密封面）从这些照片上可以明显的看到干净的流体发生的闪蒸冲刷可以如此严重地损坏阀头。
图2，是一组被汽蚀损坏的阀头和阀腔。
这里也请注意非常明显的区别和不同：这个阀头却是暗黑和有坑洼凹状的（比如阀头和阀腔表面看上去像火山石般黑灰有坑洼。
）以上这些照片显示汽蚀和闪蒸冲刷对阀门产生的损坏外观是非常不同的。
但是造成的不良结果却是相同的：不能节流控制以及切断阀门。
这两种类型的破坏是两种有关联的但非常不同的过程。
流程压力和汽化压力我们先从了解“闪蒸冲刷”和“汽蚀”开始这里我们开始研究“闪蒸冲刷”和“汽蚀”概念的真实意义，从而理解两者的区别。
为此，我们首先要搞清楚另外一个概念“汽化压力”。
流体的汽化压力（以下以Pv来表述）是指在某个特定压力下，某种流体将发生热力学相变的过程从而转化成蒸汽。
调节阀气蚀与闪蒸控制
调节阀气蚀与闪蒸控制1 概述气蚀和闪蒸是一种水力流动现象，这种现象既能引起调节阀流通能力Kv减小，又能产生噪声、振动及对材料的损害。
因此控制和降低调节阀受气蚀和闪蒸的影响是阀门设计时要考虑的问题之一。
2 气蚀和闪蒸气蚀和闪蒸产生的条件不同。
闪蒸是一种非常快速的转变过程，当流动液体的下游压力低于它的饱和压力时就会出现闪蒸，因此它是一种系统现象。
调节阀能够避免闪蒸的产生，除非系统条件改变。
而当阀门中液体的下游压力又升回来，且高于饱和压力时，就会产生气蚀现象。
在气蚀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形式的液体大。
所以说，气泡的爆破是从大体积向小体积的转变。
气蚀是一种从液态→饱和→液态的转变过程，它不同于闪蒸现象。
正确合理地设计调节阀能够避免气蚀的产生。
3 防止闪蒸的阀门设计在调节阀里闪蒸是不能预防的，所能做到的就是防止闪蒸的破坏。
在调节阀设计中影响着闪蒸破坏的因素主要有阀门结构、材料性能和系统设计。
3.1 阀门结构尽管阀门结构与产生闪蒸无关，但是却能控制闪蒸的破坏。
一般有2种阀门设计结构比用球形阀体更能防止闪蒸破坏。
采用介质由上至下方向流动的角形阀结构(图1)是防止闪蒸破坏的方法之一。
闪蒸破坏是高速度的饱和气泡冲击阀体表面，并腐蚀阀体表面造成的。
由于角形阀中的介质直接流向阀体内部下游管道的中心，而不是象球形阀一样直接冲击体壁，所以大大减少了冲击阀体体壁的饱和气泡数量。
从而减弱了闪蒸的破坏力。
因此在闪蒸破坏出现的情况下，角形阀体设计比球形阀体更为经济。
带有旋启式阀瓣的阀门结构(图2)也是一种有效的防止闪蒸破坏的方法。
在阀体内部下游的一侧安装了旋启式阀瓣，液体的压力在阀体的下游处降到饱和压力以下，闪蒸出现在下游管线。
在某些情况下，常常采用由一段下游管道承受闪蒸破坏的方法保护阀门。
3.2 材料选择一般情况下，硬度较高的材料更能抵御闪蒸和气蚀的破坏。
所以，硬度高的材料常常用于制造阀体。
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。
气蚀过程中气泡破裂时所有的能量集中在破裂点上，产生几千牛顿的冲击力，冲击力的压力高达2000Mpa，大大超过了大部分金属材料的疲劳破坏极限。
闪蒸产生侵蚀破坏作用，在零件表面形成光滑的磨痕，而气蚀如果砂子喷在零件表面一样，将零件表层撕裂，形成粗糙的渣孔般的外表面。
在高压差恶劣条件下，容易造成阀内件损坏，发生泄漏，同时气蚀过程中，空化时气泡破裂释放出巨大的能量，引起内部零件的振动，产生高达10KHZ的噪声，气泡越多，噪声越严重。
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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。