调节阀在小开度下工作的危害及解决对策

鸿图

引 言

调节阀在小开度下工作的危害，开祥精细化工在BDO一期项目建设过程当中订了一台调节阀(FV2001)主要用来 调节PH值浓度，当时设计院给的工艺参数：工艺介质为25%NaOH，最大流量为0.05T/H，正常流量为0.03T/H，压 差为0.16MPa;但在实际生产过程当中，该调节阀压差经常 在0.5MPa以上，导致阀门刻度经常控制在3%以内，阀门 开度稍微开大到10%，流量计就达到满量程，给控制带来很大不便，如果调节阀经常在小刻度下工作时，会使压力、 流速、流阻等发生重大变化，导致调节阀多种问题出现：

1）流道间隙过小，介质流速过大，对调节阀阀芯、 阀座冲刷非常厉害，短期内可使调节阀报废。

2）剧烈的压力、流速变化，超过调节阀的刚度时， 导致调节阀产生剧烈震荡。

3）流关状态下工作的调节阀，会出现跳跃关闭和跳 跃启动现象，调节阀在这个开度内是不能进行正常调节的。

阀门开度如果在3%左右，阀门阀芯密封面距离节流口太近，对于阀芯的密封面损伤很大。本单位BDO装置低压加 氢工段反应器进料自调阀采用山武气动薄膜调节阀，由于 介质BYD含有镍催化剂颗粒，由于设计原因，阀门若开度 在10%，流量经常失控。所以，平时该阀门控制在3%左右， 使用不到半年，尽管阀芯喷涂有碳化物，大阀门冲刷的仍 然很严重。

4） 有些阀不适合于小开度工作。如蝶阀，小开度时 不平衡力矩大，会产生跳开、跳关现象。再如气动薄膜调 节阀如果是直通双座调节阀，由于该类型阀门有两个阀芯 两个阀座，平时一个阀芯处于流开状态，另一个阀芯处于 流闭状态，这种阀门虽然对于泄漏量要求不严，但是阀门 处于小刻度时，阀门稳定性变得很差，并且容易产生震荡。

     总之，如果调节阀能够正常工作，不被经常冲刷，提 高阀的使用寿命，调节阀应避免在小开度下工作。根据实际经验，阀门刻度通常至少应大于8%~12%，但对于高压阀、 双座阀、蝶阀、处于流闭状态的调节阀而言，应大于20%（线性阀）~30%（对数阀）

1 调节阀在小开度下工作的解决对策

解决小开度下调节阀工作问题有好多种方法，常见的 大概有如下几种。

1）降低调节阀前后压差△P

由流量方程式Q=C√△P/ρ 可知，当△P减小时，Q也减小，为保持阀的流量不变，就要增大阀的开度，处理 方法。

①工艺管道上与调节阀相串联的手动阀门，关闭至调节阀需要的工作开度为止。

②在调节阀后增加限流孔板消耗部分压降。这两种方法都是增加管路上的压降，以便减少阀上的压降，因为系 统总压降等于管路压降加上调节阀上的压降，由于系统总 压降不变，所以当管路压降增大时，阀上压降必然减小。 本单位的调节阀后来在停车的过程中做了改造，在阀后增 加了一台限流孔板，可以控制在40%以内。

2）缩小调节阀的口径。由流量方程式 Q=C √△P/ρ 可知，C值减小，Q值也减小，为保持通过调节阀的流量 不变，就必然要加大开度，这样也可避免阀在小开度下工作。C值与阀的口径、阀座的直径有关，减小C值的办法如下：

①换一台小档口径的阀，比如将DN32换成DN25。

②内部 缩 径，阀体不 变，换小档的阀芯阀 座，比 如将阀座 为10的换为阀座 为8.调节阀的开度控制在

15% ～65%之间，彻底消除了小开度的危害。

以上是在BDO装置中遇到的问题和解决方案，但在实 际工作中调节阀处在小刻度调节还会遇到破坏力更加严重 的闪蒸、空化问题。

2液体介质的空化,闪蒸现象及解决办法

闪蒸、空化的定义：“在节流中，由于流体经过调节阀时， 节流口处流速快速上升，根据能量守恒定理，速度上升必 然引起压力下降，若此时压力下降到低于液体在该温度下的饱和蒸气压时，介质便气化，分解出气体，形成气液双向流动，阀门出现闪蒸现象。”

当介质经过调节阀节流后速度下降，介质压力开始回 升，当回升后的压力值超过饱和蒸汽压后，介质不再继续 气化，同时液体中的气泡重新变为液体， 由流体动力学可 知，此时气泡内的压力接近于无穷大，它迫使气泡破裂， 并形成强大的压力冲击波，阀门出现空化现象。

3 闪蒸、空化的危害与处理

3.1 调节阀闪蒸、空化的危害

     “空化的形成使气泡破裂形成强大冲击波，该力高达几千牛顿，强大的爆破压冲击调节阀内件，短时间内使芯阀座表面被冲刷成不规则的凹凸蜂窝状，并引起剧烈的振 动和高频噪声，这种现象称为气蚀 。”由于气蚀的作用， 调节阀阀芯会引起严重的破坏，调节阀在运行时会产生剧 烈振动和噪声，一般不锈钢材质只能用几天，硬质合金也只能用3～6个月足见气蚀的破坏力的强大。

     此外，空化还能引起阀门阀芯的振动，加大阀芯的机 械磨损，缩短阀芯使用寿命。空化还能引起阀产生噪音，影响环境。

3.2 调节阀闪蒸、空化的处理方法

1）选用结构合理的调节阀消弱闪蒸的破坏力，消除 空化形成。在闪蒸不可避免的工艺条件下，采用角型调节阀，使闪蒸产生的高速饱和气泡冲击力直接流向阀体内部 下流管道中心，而不是强大的冲击力直接作用在球形阀内件上，减弱了闪蒸的破坏程度。“如果阀门的压差大于等 于6500KPa即使产生气蚀，选用多级降压调节阀，以增大节流阻力，减小压力恢复程度，改变阀门前后压差，改善工艺条件消除空化气蚀形成。

2）提高阀内件材质硬度，增强调节阀抗冲蚀性和耐磨 性，根据现场情况阀内件选用渗氮处理、堆焊司太莱合金 或喷涂碳化物等方法延长调节阀使用寿命，本单位的气化 装置高压进水阀阀芯材质316SS，由于空化汽蚀阀门使用 寿命不足一年，后阀芯改为全碳化物使用至今3年有余， 现仍正常使用。

3）改变介质流向，将流开型改为流闭型，选用单座阀降低压力恢复系数，更好地控制阀后气相，从而减轻或防止出现空化。

4）选择更大流通系数的阀门抑制介质气化，防止闪蒸或气蚀发生。

5）调节阀后增加限流孔板，增加阀后压力控制调节阀 前后压力有效控制闪蒸、空化发生。

4 结束语

     以上分析了调节阀在小开度下工作的危害的方法及解 决策略。事实上，解决此问题的方法远不止这些，这需要 在实际工作中逐步摸索，调节阀在自动化生产过程当中占 据很重要的位置，要加强自身的学习，不断培养自己的动 手能力，不断地在实践中提高自己的业务水平。