两相流对调节阀的影响及对策选编.pptx

两相流对调节阀的影响及对策;调节阀常见的故障现象有噪音、振动、密封失效、金属部件疲劳损坏等，其原因有介质腐蚀、冲刷、磨损、闪蒸和气蚀、水击等。 除了腐蚀属于化学反应之外，其余破坏大部分是由于介质的物理特性造成的，其中相当一部分与两相流有关。 由于化工行业介质种类繁杂，运行工况常常和理想状态差距较大，设计基础数据有时不够完善，所以两相流一直是调节阀设计的难点，往往需要根据实践经验预估。;在生产流程中，介质并非总是处于理想状态，经常会有气液两相（例如饱和凝结水工况）、液固两相（例如催化油浆系统）、气固（粉料输送系统等）两相并存的情况。某些场合还可能有气液固三相并存现象，例如煤化工黑水介质、炼油厂焦化进料等。 两相流或三相流会对管路系统及其元件造成不同程度的影响。尤其是经过调节阀这样开度、压力、流速经常处于变化的元件时，一旦产生相变，流动情况就会更加复杂。必须从计算选型、结构设计时就采取措施，才能够减少使用过程中的故障率，保障装置的长周期安稳运行。;气-液两相流的影响中，气蚀（也叫空化）对调节阀本体的破坏最为严重。因为气蚀往往是伴随着高温和较高的压差产生的，所以处理起来难度较大，有时还有一定的危险性。 水击也是气-液两相流中经常遇到的现象。不仅破坏调节阀本体，而且冲击破坏范围往往包括整个管道系统的。调节阀的静密封（垫片）和动密封（填料）都是水击破坏的薄弱环节。 气-固或液-固两相流对调节阀主要的破坏是固体颗粒的冲刷作用。在没有相变的情况下，关键是做好流道设计、流速控制和表面硬化，以保证使用效果。 ;气蚀的产生过程;对于一个压力下降-恢复过程来说，气蚀过程分为两个阶段： 前半段析出气泡的过程叫闪蒸，会导致流速加快，节流面冲刷损伤加剧；同时伴随有阻塞流现象，会导致调节阀流通能力不足。 后半段气泡破裂的过程叫气蚀。由于气泡破裂时释放的内压有数百兆帕，会对临近的阀体和阀内件造成严重破坏，形成蜂窝状的表面，同时会带来管道的振动、噪音等。 ;一般工况液体 流量系数计算???式： 当阀后绝压P2接近或小于工况温度下的饱和蒸汽绝压Pv时，需要考虑闪蒸因素，针对阻塞流工况进行修正计算。 首先根据介质临界压力Pc，计算临界压力比系数： 再根据压力恢复系数FL计算发生阻塞流时的最大压降： ΔP cr=FL2?（P1- FF?*Pv）。注： FL只与调节阀型式有关。 当P1-P2≥ΔP cr时，则确定产生闪蒸及阻塞流。用ΔP cr代替上述公式中的P1-P2计算，得到修正后的实际流量系数。 如果只是气液两相流体，但没有产生相变，则不属于闪蒸工况，按照ISA推荐的有效密度法进行计算（略）。;主流制造厂都有成熟的调节阀计算、选型软件。但只有工艺参数输入完整、准确的基础上，才能减小计算误差。 工艺专业提供的调节阀前后压力数据大部分是固定的。但实际运行时，调节阀的开度变化也会不同程度影响整个工艺系统的压力分布。一般是开度越小，前后压差越大。 有时工艺专业无法提供准确的饱和蒸汽压、临界压力等判断闪蒸的重要参数，则需要选型者靠经验进行类比估算。 对于温度较高的液体，尤其是介质成分复杂，或压力、温度波动较大的情况，即使手头缺乏相应资料，也要按照可能产生闪蒸的工况来假设，选型时应就高不就低。;因为气蚀首先要经过闪蒸阶段，如果能够从结构设计上减轻或消除闪蒸，就能够大大减轻破坏。一般优先考虑采用多级降压阀内件。 但在阀前后压力、温度等参数确定的情况下，闪蒸工况又往往是不可避免的。 闪蒸会带来流速增加，局部冲刷加剧。需要对密封面附近和下游侧进行硬化处理。常用的方法有堆焊、喷焊硬质合金，超音速碳化钨喷涂、整体碳化钨烧结，以及渗氮、镀硬铬、热处理等工艺手段。 闪蒸的破坏主要在节流口附近，冲刷表面一般比较平滑，而气蚀的破坏范围和程度往往比闪蒸严重得多！ ;气蚀破坏密封面导致内漏;气蚀导致阀体穿孔;气蚀破坏阀内件及邻近部位;因为气蚀释放的能量巨大，任何材质都很难长期抵抗破坏。 首先应该从结构设计上尽量消除气蚀影响，主要是根据介质特性和参数，选择合适的口径和阀内件型式，比如2~4层多级降压套筒，在3~15MPa压差范围内，可以有效预防、减轻闪蒸和气蚀破坏。 10MPa以上压差工况可以选用迷宫式叠片结构的套筒，效果更佳。 通过选择硬度较高的材料，延长使用寿命。;多级降压套筒原理;多级降压套筒结构;迷宫式叠片套筒;在工作压差10MPa以上工况，选用迷宫式叠片组合而成的套筒，能够使介质压降分解到最多20级节流件上，使压力下降恢复幅度减小30~40%，甚至可以完全消除闪蒸。 在无法完全消除闪蒸和气蚀的工况，要充分考虑压力降的分布特点，依据用户提供的参数预估可能产生闪蒸和气蚀的大致位置，采取相应预防措施减轻破坏。 多级降压和迷宫式叠片在套筒内的压差分配为自上游到下游逐级衰减