控制阀门闪蒸
调节阀闪蒸、空化及阻塞流的分析与处理
调节阀闪蒸、空化及阻塞流的分析与处理黄俊华;马辉【摘要】This paper discusses in detail the causes of control valve flash, cavitation and blocking flow and its effects on the production and harm, respectively expounds how to judge by calculation analysis of control valve is the emergence of these three phenomena, and the occurrence of which one or several, and combining the example to carry on the analysis and judgment proposed solutions. Provide a reference for engineering design personnel in valve selection.%本文详细论述调节阀闪蒸、空化及阻塞流的成因及其对生产所带来的影响和危害，分别阐述如何通过计算判断分析调节阀是否出现了这3种现象，以及发生的是其中的哪一种或几种，并结合实例对其进行判断分析并提出解决方案。
给工程设计人员的阀门选型提供参考。
【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P71-73)【关键词】调节阀;闪蒸;空化;阻塞流;选型【作者】黄俊华;马辉【作者单位】北京华福工程有限公司，北京 100016;北京华福工程有限公司，北京 100016【正文语种】中文【中图分类】TP2141 什么是调节阀的闪蒸、空化及阻塞流1.1 不可压缩流体的闪蒸、空化及阻塞流现象当不可压缩流体（通常指液体），通过调节阀时，根据伯努利方程可知，流道变化，截面积越小流速越大，静压越低。
闪蒸 空化
格玛方法不采用液体 加
速
流体在流经阀内件的 度
初始 空化状态
流速来评估空化的影 响，而是基于实验室 针对性试验和经验数 据，依据阀两端压
最大 振动状态
持续 空化状态
σi 液体振动状态
差、液体的饱和蒸气
压、阀门公称通径和
其它在实验室对标准
阀门进行测试确定的
（a）ISA RP 75.23典型空化指数图（振动测量）
48 ｜Control Valve magazine｜November 2008
生之后，还导致出现剧烈振动和高强 噪声以及阻塞流。控制阀液体流体的空 化和气蚀损害会对控制阀造成降低工作 性能、缩短使用寿命、加剧振动和噪声 的严重影响，构成安全隐患。剧烈的空 化气蚀将使阀内件材料表面在很短时间 内侵蚀损坏，空化气蚀的危害性极大。 参见图1和图2。
式中：FU—基于速度因数，如出口流速5m/s 时为1
FT—温度影响，平均值为2（ISA RP 75.23附 录C）
FDC—实际应用的影响，如连续运行为2（ISA RP 75.23附录C）
SSE—控制阀公称通径（尺寸）修正系数
PSE—压力刻度修正系数
d—选用控制阀的尺寸
dR—试验用标准控制阀的尺寸 (P1-Pv）—选用控制阀的操作条件 (P1-Pv）R —试验用标准控制阀的操作条件 a—指数，用于压力修正，根据经验数据确
评估空化、计算空
化强度都是为了预防空化
气蚀对材料的损害。若
σi
闪蒸
空化
紊流
能早些知道初始空化损害 σid数值更为重要，但目 前ISA还没有对于评估σid 的详细说明和评估破坏性
σ （b）控制阀试验的空化指数图（声压级测量）
的标准工作流程，只能依 赖复杂的测试材料腐蚀率
闪蒸 空化
（c）依附硬表面的半球状气泡破裂 波中心 波方向
的参数，在被试验的控制阀出口管道上 测量振动（加速度），并用比较使用条 件和试验条件的方法（运用控制阀公称 通径修正系数SSE和压力刻度修正系数 PSE）确定空化各过程西格玛指数，计 算空化强度I，对空化及损害进行量化 评估。美国的控制阀制造厂商基本上都 使用西格玛方法评估空化及损害。
在（不可压缩的）液体流体通过控 制阀阀芯阀座节流时，缩流截面处的流
速加快，而静压会降低，当该区域的压 力降低到等于或低于流体温度对应下的 饱和蒸汽压Pv时，部分液体就会汽化， 这时有相当数量的蒸汽及溶解在液体中 的气体逸出，形成许多蒸汽与气体混合 的小气泡。当流体流出缩流区域，静压 得以部分恢复，若恢复到该饱和蒸汽压 Pv或高于Pv时，气泡在饱和蒸汽压以上 压力的作用下将迅速凝结而破裂。气泡 破裂的瞬间，在气泡原来占有的空间就 形成具有高真空的空穴，液体在高压差 的作用下，以极高的速度流向空穴，形 成有冲击力的微喷射流和压力波，由于 气泡中的气体和蒸汽来不及在瞬间全部 溶解和凝结，因此在冲击力的作用下又 分成小气泡，再被高压力的流体压缩、 凝结、破裂，如此形成多次反复。这 种气泡产生和破裂的全过程称为空化 （cavitation）。如果这些气泡在阀内流 路阀内件表面处凝结、破裂，就会对材 料表面产生高频冲击，所形成的冲击力 可高达几百甚至上千牛顿（冲击的压强 可高达几千兆帕），冲击频率可达几万 赫兹，从而使材料产生疲劳导致机械剥 蚀的损害。同时，从液体中逸出的活性 气体（如氧气）借助气泡凝结时放出 的热量，也会对金属等材料产生化学 腐蚀。这种由于空化导致金属等材料 因机械剥蚀和化学腐蚀受到损害的现 象，称为控制阀空化气蚀。在空化发
阀门公称通径和压力
闪蒸工况两相流调节阀流量系数计算
闪蒸工况两相流调节阀流量系数计算冯璐;张璐璐【摘要】工业生产过程中,在闪蒸工况下按常规算法选取的调节阀难以满足精确的流量控制需要.根据安全阀卸放面积和压缩因子算法并结合现场开车实际工况,提出闪蒸因子的概念与有效密度法结合的方法,并推导出满足闪蒸工况下气液两相流调节阀流量系数的计算方法.结果表明:采用该计算方法更加贴近实际工艺,完善了两相流阀门计算的空缺,并为以后相似的计算提供借鉴与参考.%It is difficult to meet accurate flow control requirement with control valve selected through conventional calculation in flashing evaporation condition in industrial manufacture.According to safety valve discharge area and compressibility factor,as well as combination of site operation actual working condition,one combined method of flashing evaporation factor idea and efficient density is proposed.The calculation method is elicited with meeting control valve coefficient for gas-liquid two-phase flow under flashing evaporation working condition.The results show that data with adopting the calculation method is closer to that of actual process.Vacancy of calculation of two-phase flow control valve is perfected.It offers reference for the later similar calculation.【期刊名称】《石油化工自动化》【年(卷),期】2017(053)004【总页数】3页(P19-21)【关键词】两相流;闪蒸;流量系数;调节阀【作者】冯璐;张璐璐【作者单位】华陆工程科技有限责任公司,陕西西安710065;华陆工程科技有限责任公司,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TH814随着中国工业自动化水平的不断提高，调节阀作为自动控制系统的终端执行部件，其口径的合理选定有着重要意义[1]。
疏水阀后;闪蒸汽;标准 -回复
疏水阀后;闪蒸汽;标准-回复什么是疏水阀后闪蒸汽？疏水阀后闪蒸汽是指在蒸汽系统中，疏水阀的位置位于闪蒸器之后。
蒸汽系统中的疏水阀主要用于排除系统中的凝结水，保持系统内的干燥蒸汽。
而闪蒸器则用于将高温高压的凝结水蒸发成蒸汽，以减少对系统的不利影响。
为什么需要疏水阀后闪蒸汽？在蒸汽系统中，由于蒸汽在传输过程中会发生冷却凝结，产生大量的凝结水，如果不及时排除，会对系统的正常运行造成严重影响。
常见的凝结水问题包括管道堵塞、设备受损、蒸汽品质下降等。
疏水阀主要起到了排除凝结水的作用，而闪蒸器则能将凝结水重新转化为蒸汽，保持系统的正常运行。
疏水阀在蒸汽系统中的位置通常是在闪蒸器之前，这样可以避免大量的凝结水进入闪蒸器，减少闪蒸器的负荷，更好地保护闪蒸器的使用寿命。
然而，某些情况下，由于设备的布局或其他因素，疏水阀不得不被安装在闪蒸器之后。
如何设计疏水阀后闪蒸汽系统？设计疏水阀后闪蒸汽系统需要考虑以下几个因素：1. 确定疏水阀的位置：在设计过程中需要合理确定疏水阀的位置，确保系统内的凝结水能够及时排除，且不会对闪蒸器产生过大的负荷。
2. 选择适当的疏水阀和闪蒸器：根据系统的工作条件和要求选择适当的疏水阀和闪蒸器。
疏水阀的选型应考虑流量、压力、介质等因素，闪蒸器的选型应考虑闪蒸水量和蒸汽产量等。
3. 确保系统的平衡和稳定：设计过程中应保持系统的平衡和稳定，特别是疏水阀和闪蒸器之间的压力均衡，以确保整个系统的正常运行。
4. 阀门的调试和维护：对于疏水阀和闪蒸器的调试和维护都非常重要。
需要定期检查和维护阀门的工作状态，及时清理和更换可能存在的故障部件。
疏水阀后闪蒸汽系统的优缺点是什么？疏水阀后闪蒸汽系统相比传统的疏水阀前闪蒸汽系统具有以下优点：1. 减少凝结水进入闪蒸器的负荷，延长闪蒸器的使用寿命。
2. 提高蒸汽系统的运行效率，减少能源消耗。
3. 减少系统内的凝结水堵塞和设备受损的风险。
然而，疏水阀后闪蒸汽系统也存在一些缺点：1. 设计和安装难度较大，需要综合考虑多个因素，并合理确定疏水阀和闪蒸器的位置。
旋转闪蒸干燥机安全操作规程模版（4篇）
旋转闪蒸干燥机安全操作规程模版第一章总则第一条为了加强旋转闪蒸干燥机的安全管理，保障工作人员的人身安全和设备的正常运行，制定本规程。
第二条本规程适用于所有使用旋转闪蒸干燥机的工作人员。
第三条工作人员在操作旋转闪蒸干燥机时，必须严格按照本规程进行操作，不得违反操作规程。
第四条本规程的内容包括旋转闪蒸干燥机的安全措施、操作注意事项、事故应急处理等。
第五条所有工作人员在使用旋转闪蒸干燥机前，必须参加相关的安全培训，并通过考核取得相应的操作证书。
第二章旋转闪蒸干燥机的安全措施第六条旋转闪蒸干燥机的安全措施包括以下几项：（一）设立警示标志，明确标识旋转闪蒸干燥机设备的位置和危险区域。
（二）安装可靠的安全保护装置，确保干燥机启动和运行时工作人员的人身安全。
（三）定期进行干燥机的例行检查和维修保养，确保设备的正常运行。
（四）配备灭火器材，预防可能发生的火灾事故。
（五）提供合适的个人防护装备，确保工作人员的人身安全。
第三章操作注意事项第七条工作人员在操作旋转闪蒸干燥机时，必须注意以下事项：（一）严禁在旋转闪蒸干燥机运行过程中靠近或触摸旋转部件。
（二）禁止将易燃易爆物料或氧化剂投入旋转闪蒸干燥机中，以免发生火灾。
（三）禁止在旋转闪蒸干燥机工作过程中随便停止或重新启动设备。
（四）坚决杜绝超负荷操作，确保旋转闪蒸干燥机的正常运行。
（五）注意设备周围的环境和防护措施，确保工作人员的人身安全。
第四章事故应急处理第八条在发生旋转闪蒸干燥机事故时，工作人员应立即采取以下措施：（一）立即停止干燥机的运行。
（二）开启干燥机和设备停机按钮。
（三）使用相应的灭火器材进行火灾扑救。
（四）立即报警，通知相关部门进行救援。
（五）做好现场的事故记录和报告，详细描述事故发生的经过和原因。
第九条在事故救援过程中，各部门之间应密切配合，合理调动资源，保证事故的及时处理和善后工作的顺利进行。
第五章违反规程的处理第十条对违反本规程的操作人员，按照公司相关规定进行相应的处罚，并按照事故的严重程度进行相应的追责。
闪蒸阀工作原理
闪蒸阀工作原理
闪蒸阀是一种用于控制流体压力和流量的自动控制阀，它在石油、化工、食品、制药、纺织等工业领域中有着广泛的应用。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1.压力降低：当高压流体通过闪蒸阀时，流体从高压
区流向低压区，其压力迅速降低。
此时，流体中的
一部分会由液态迅速转变为气态，产生闪蒸现象。
2.流量控制：闪蒸阀的开度可以通过外部控制系统进
行调节，从而实现对流体流量的精确控制。
阀门开
度越大，流过阀门的流体流量越大；阀门开度越
小，流量越小。
3.温度控制：由于流体在经过闪蒸阀时会发生压力降
低和相变，其温度也会发生变化。
通过调节闪蒸阀
的开度，可以间接地对流体的温度进行控制。
4.自动调节：闪蒸阀通常与控制器和传感器配套使
用，形成一个闭环控制系统。
当流体的压力、流量
或温度发生变化时，传感器会将这些变化信息传送
到控制器，控制器根据预设的控制策略对闪蒸阀进
行调节，以保持流体的压力、流量或温度在设定的
范围内。
通过上述机制，闪蒸阀能够实现对流体的压力、流量和温度的精确控制，确保工艺流程的稳定运行，提高产品质量和生产效率。
调节阀门的基本定义与计算
调节阀门的基本定义与计算——摘自《调节阀使用与维修》吴国熙著调节阀的可调比调节阀的可调比就是调节阀所能控制的最大流量与最小流量之比。
可调比也称可调范围，若以R来表示，则（1）要注意最小流量Q min和泄漏量的含义不同。
最小流量是指可调流量的下限值，它一般为最大流量Q max 的2%～4%，而泄漏量是阀全关时泄漏的量，它仅为最大流量的0.1%～0.01%。
1、理想可调比当调节阀上压差一定时，可调比称为理想可调比，即（2）也就是说，理想可调比等于最大流量系数与最小流量系数之比，它反映了调节阀调节能力的大小，是由结构设计所决定的。
一般总是希望发可调比大一些为好，但由于阀芯结构设计及加工方面的限制，流量系数K vmin不能太小，因此，理想可调比一般均小于50。
目前我国统一设计时取R等于30。
2、实际可调比调节阀在实际工作时不是与管路系统串联就是与旁路关联，随管路系统的阻力变化或旁路阀开启程度的不同，调节阀的可调比也产生相应的变化，这时的可调比就称为实际可调比。
（1）串联管道时的可调比如图1所示的串联管道，由于流量的增加，管道的阻力损失也增加。
若系统的总压差△P s不变，则分配到调节阀上的压差相应减小，这就使调节阀所能通过的最大流量减小，所以，串联管道时调节阀实际可调比会降低。
若用R'表示调节阀的实际可调比，则令（3）则（4）式中△P vmax—调节阀全关时阀前后的压差约等于系统总压差；△P vmin—调节阀全开时阀前后的压差；△P s—系统的压差。
s—调节阀全开时阀前后压差与系统总压差之比，称为阀阻比，也称为压降比。
由式（4）可知，当s值越小，即串联管道的阻力损失越大时，实际可调比越小。
它的变化情况如图2所示。
（2）并联管道时的可调比如图3所示的并联管道，当打开与调节阀并联的旁路时，实际可调比为：若令则（5）从上式可知：当X值越小，即旁路流量越大时，实际可调比就越小。
它的变化如图4所示。
从图中可以看出旁路阀的开度对实际可调比的影响极大。
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Liquid phase vel m/s
Gas phase vel m/s
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闪蒸
闪蒸损坏
8
多级套筒阀芯
闪蒸流会钻孔打穿阀芯
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Over
100.0
61.0
39.0
48.8
31.2
20.0
32.8
32.8
21.0
13.4
24.7
24.7
24.7
15.8
10.1
Under
100.0
80.0
20.0
76.2
19.0
4.8
43.2
43.2
10.8
2.8
30.2
30.2
30.2
7.5
1.9
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闪蒸
阀芯应用
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闪蒸
阀芯应用
阀体防护装置 – 角型阀体 § 阀体出口带内衬，于阀座整体成型 § 适用于两相或者带颗粒介质
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§THE END
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Trim Design
Flow Direction Stage 1
Stage 2
Stage 3
Stage 4
Stage 5
Multiflow Cascade 2 Cascade 3 Cascade 4 Cascade 5 Multiflow Cascade 2 Cascade 3 Cascade 4 Cascade 5
Δp over (final stage) (BAR)
5 10 15 50 50 5 10 35 50 150
Flash index (PV - P2) (BAR)
1 5 5 30 50 3 5 15 50 150
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闪蒸
闪蒸控制 § 对于高压差应用，首先考虑的还是多级阀芯，闪蒸只是发生在压降的最后级数。
10
多级迷宫阀芯
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闪蒸
闪蒸控制
§ 为消除或减少闪蒸影响，要选择适合的阀门内件材料和阀体型式，考虑压降影响和 闪蒸百分比。
Trim Material
St. St. Duplex St. St. 17-4PH St. St. (NACE) 17-4PH St. St 420 St. St. Monel, Hastelloy Inconel Stellite face Full Stellite Base matl + Full Stell + TC Coat
堆焊硬质合金（型面阀芯）
13
Stellite Faced Full Stellite
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闪蒸
内件应用 高速冲击（钻孔阀芯）
-阀门进出口避免流向突然变化 -考虑阀芯内侵蚀影响 -使用硬化材料 -引导射流互相作用消散能量
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闪蒸
阀芯应用 改进型阀芯
§ 在阀座部位引进“死区”作为一种保护 阀座的手段
§ 确保任何流体通过保持阀塞阀座干净 § 减少阀塞阀座侵蚀 § 适用两相或含杂质介质
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闪蒸
阀芯应用 阀体防护装置 – 直通阀体 § 减少高速水汽对阀体底部冲击
设计Cv值为最大计算Cv值的3~4倍
闪蒸
闪蒸损坏 – 角阀
§角阀流向：流开 §进口压力：111 bar §出口压力：3 bar §汽化压力：11.6 bar
§闪蒸流在套筒出口喷射到阀体上造成 阀体内壁侵蚀
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闪蒸
闪蒸损坏 § 多级阀芯不能避免闪蒸 § 闪蒸发生时，每级之间的通道被冲刷掉 § 最终形成单个流道
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闪蒸
Difference between liquid velocity & gas velocities in two phase / flashing flow application
Velocity (m/s)
160 140 120 100
80 60 40 20
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选型因素
§ 流通能力 - 计算时考虑节流现象
§ 高流速 - 突然体积膨胀，100°F固定体积的水转变
成饱和汽，体积增加21,700倍 - 高速小液滴能侵蚀金属表面，类似于喷砂
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闪蒸
闪蒸损坏
高流速
§ 研究表明水滴冲击速度 500 ft/s (152 m/s) 在金属表 面产生的局部应力大约 30,000 psi § 流速大于300 ft/s (91 m/s) 的两相水汽直接冲击在阀门 或者配合面能引起侵蚀，甚 至不锈钢和合金钢
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• 闪蒸定义 • 闪蒸原理 • 选型因素 • 闪蒸损伤 • 闪蒸控制 • 阀芯应用
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闪蒸
闪蒸定义 仅对液体系统发生的动态现象
P1
PV PVC
P2
阀门 进口
阀芯 进口
阀芯 出口
缩流 断面
气蚀流体
闪蒸流体
阀门 出口
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闪蒸
闪蒸原理
当静压突然降至气化压力以下（P2 ≤ Pv） § 介稳态流体通过蒸发快速的恢复至平衡状态 § 汽泡形成并增长，通过消耗过热为潜热 § 液体射流突然爆裂成小的液滴 § 与气蚀不同，汽液两相维持在出口管道，直 到压力恢复到汽化压力之上（闪蒸流）