1 引言
在開展調(diào)壓閥流量計(jì)算公式時(shí)，界定CV為調(diào)壓閥流量系數(shù)，它是與閘閥構(gòu)造、閥前后左右壓力差、通道流體密度和液體特點(diǎn)相關(guān)的指數(shù)，是個(gè)無量綱的數(shù)。實(shí)際測算中，，在其中：Q是通過調(diào)壓閥的總流量，ρ1是調(diào)壓閥閥前流體密度，N是工程項(xiàng)目企業(yè)指數(shù)，也是無量綱數(shù)，ΔP是調(diào)壓閥前后左右壓力差。可以看出，ΔP越大，CV值越小。
可是針對發(fā)生了堵塞流工作狀況下的調(diào)壓閥的測算，以上基本的測算壓力差ΔP＝P1－P1的確認(rèn)方法并不適合，會造成閘閥計(jì)算誤差，造成閘閥型號選擇過小。下邊根據(jù)案例詳細(xì)介紹堵塞流工作狀況的辨別流程以及工作狀況下測算氣體壓力的明確，有益于恰當(dāng)?shù)拈l閥型號選擇。
在某石油化工更新改造工程中，有一臺閘閥是原八十年代設(shè)計(jì)方案型號選擇的，依據(jù)當(dāng)初的加工工藝數(shù)據(jù)信息，總流量18000kg/h，閥前工作壓力P1=3.3MPaA，閥后壓力P2=0.86MPaA，壓力差ΔP＝P1－P1＝2.44MPa，融合環(huán)境溫度相對密度等主要參數(shù)，帶到測算CV值，最終挑選了一臺CV=17的2″規(guī)格調(diào)壓閥?？墒沁@臺閘閥在具體運(yùn)用中一直偏小，小區(qū)業(yè)主反映，即使平常閘閥已經(jīng)開全，但運(yùn)用中或是覺得偏小，迫切需要此次更新改造中對閥體開展再次測算，再次型號選擇，挑選適宜的閘閥。因?yàn)榧庸すに囍饕獏?shù)并并沒有轉(zhuǎn)變，或是依據(jù)以前的技術(shù)主要參數(shù)，小編再度測算CV值，發(fā)覺并沒有任何問題，CV值測算等于4.962，挑選CV=17的閘閥應(yīng)當(dāng)非常合適了，為什么具體運(yùn)用偏小呢？深入分析后，發(fā)覺原先因?yàn)殚y后工作壓力P2不大，具體已經(jīng)發(fā)生了堵塞流（閃蒸）的工作狀況，因而，這時(shí)開展CV值測算時(shí)，ΔP已經(jīng)不等于P1－P2的2.44MPa，應(yīng)當(dāng)帶到產(chǎn)生堵塞流時(shí)的相對應(yīng)的臨界壓降ΔPcr。ΔPcr<ΔP，因此，造成了原來閘閥的測算偏小。
由此可見，一般來說ΔP＝P1－P2，即調(diào)壓閥閥前工作壓力與閥后壓力之差，即假如閥前工作壓力P1穩(wěn)定，則ΔP伴隨著閥后工作壓力P2的變動而轉(zhuǎn)變，P2越小，則ΔP越大。但假如P2減少到一定的值，通過調(diào)壓閥的液體發(fā)生了堵塞流的狀況，ΔP的選值則不會再相當(dāng)于P1－P2，必須慎重考慮。下邊主要探討堵塞流工作狀況下，閘閥CV值測算時(shí)ΔP的選值的問題，進(jìn)一步再分辨閘閥是閃蒸工作狀況或是汽蝕工作狀況，及其相對應(yīng)工作狀況下的正確處理對策。
2 堵塞流的分辨
堵塞流：針對不能縮減的液體，調(diào)壓閥閥前工作壓力P1維持一定時(shí)，逐漸減少閥后工作壓力P2時(shí)，穿過調(diào)壓閥的總流量會逐步提升，但當(dāng)閥后工作壓力P2減少到某一數(shù)據(jù)后，穿過調(diào)壓閥的總流量抵達(dá)一個(gè)較大規(guī)定值Qmax，這時(shí)再減少P2，就無法使根據(jù)調(diào)壓閥的總流量再提高了。這一根據(jù)調(diào)壓閥總流量的最高規(guī)定值便是堵塞流（chockedflow）。如下圖1所顯示。
圖1 總流量與閘閥兩邊壓力降的關(guān)聯(lián)

因而，P2越小，造成具體調(diào)壓閥兩邊的壓力降超過堵塞流相匹配的臨界壓降ΔPcr時(shí)，會產(chǎn)生堵塞流，即ΔP>ΔPcr時(shí)，閘閥CV值的測算就無法選用加工工藝給的規(guī)定壓力降ΔP來估算了，而應(yīng)當(dāng)選用堵塞流相匹配的臨界壓降ΔPcr。換句話說，假如發(fā)生了堵塞流，依然用閥前后左右壓力差P1－P2帶到測算CV值得話，會促使ΔP增大，造成CV測算縮小，最后造成閘閥選小了，這也是在建筑工程設(shè)計(jì)中常不想要見到的。因而，針對很有可能產(chǎn)生堵塞流工作狀況的閘閥，設(shè)計(jì)方案工作人員在預(yù)估時(shí)必須需注意，最先要確定是不是的確產(chǎn)生堵塞流，進(jìn)而選用準(zhǔn)確的ΔP選值。
針對不能縮小液體，當(dāng)流體節(jié)流閥時(shí)，流動速度擴(kuò)大，工作壓力減少，較大流動速度處具備最少工作壓力?？墒牵?dāng)節(jié)流閥后，流束的截面并沒馬上擴(kuò)張，反而是再次變小，因而，較大流動速度并沒有在節(jié)流閥處，反而是在節(jié)流閥處中下游某點(diǎn)，這里稱之為靜縮流處，此處工作壓力最少，稱之為Pvc。以后，伴隨著流束橫截面的擴(kuò)張，工作壓力提高，流動速度減少，但最后的出入口工作壓力不太可能再修復(fù)到通道工作壓力P1，為之P2。即穿過調(diào)壓閥后工作壓力獲得修復(fù)，但也具有不能修復(fù)的的壓力損害：ΔP＝P1－P2。如下圖2所顯示。

圖2　靜縮流處平面圖

不能縮小液體產(chǎn)生堵塞流的因素是因?yàn)橐后w通過調(diào)壓閥后，通過節(jié)流閥，工作壓力會慢慢減少，當(dāng)工作壓力降低到低于液體的飽和蒸氣壓Pv，使一部分液態(tài)氣化，此后即使工作壓力再減少，總流量也不會再提升了。那樣就發(fā)生了堵塞流。
針對不能縮減的液體，產(chǎn)生堵塞流的前提是上式創(chuàng)立：
ΔP＝P1－P2≥FL2（P1－Pvcr）＝ΔPcr （1）
上式中，ΔP＝P1－P2，由加工工藝明確提出，不言而喻。因此，關(guān)鍵是如何計(jì)算ΔPcr的尺寸。下邊主要探討。
3 ΔPcr的測算
產(chǎn)生堵塞流時(shí)，ΔPcr＝P1－Pcr＝FL2（P1－Pvcr），式中有兩個(gè)主要參數(shù)不明，Pvcr和FL，下邊各自開展探討。
3.1 Pvcr
當(dāng)產(chǎn)生堵塞流時(shí)，其靜縮流處較大流動速度相匹配的最少工作壓力Pvc用Pvcr表明。Pvcr與溶液的物質(zhì)物理學(xué)特點(diǎn)相關(guān)：
ΔPvcr＝FFPv （2）
式中，Pv是溶液的飽和蒸氣壓。FF是溶液的臨界壓力比指數(shù)，是液態(tài)在通道環(huán)境溫度下液態(tài)的飽和蒸氣壓Pv和液態(tài)的臨界壓力Pc比例的函數(shù)公式，
（3）
由下式得知，F(xiàn)F只和液態(tài)的物理特性相關(guān)，和氣動閥門的其它主要參數(shù)不相干。
從而得知，Pvcr也只和液態(tài)的飽和蒸氣壓Pv和液態(tài)的臨界壓力Pc相關(guān)，和其它主要參數(shù)不相干。穿過調(diào)壓閥的液態(tài)一旦明確，Pvcr的值也就確定了。
3.2　FL
FL即工作壓力恢復(fù)系數(shù)，是用于表明調(diào)壓閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)液體流過縮流處后，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為負(fù)壓的恢復(fù)力。
（4）
FL是與閘閥和流路特點(diǎn)相關(guān)的函數(shù)公式。例如，IEC強(qiáng)烈推薦測算CV值時(shí)，直達(dá)單閥角式截止閥的流開流入時(shí)，取FL=0.9，流關(guān)流向時(shí)，取FL=0.8；軸力旋轉(zhuǎn)閥在隨意流入時(shí)，取FL=0.85。FL越小，表明該調(diào)壓閥流路設(shè)計(jì)方案越好，其工作壓力恢復(fù)系數(shù)越好，即經(jīng)縮流后，負(fù)壓可以修復(fù)到貼近通道工作壓力。例如，碟閥的FL在0.5~0.68中間，為高工作壓力修復(fù)閥，直達(dá)閥FL在0.8~0.9中間，為低工作壓力修復(fù)閥。通常，加工工藝明確提出的ΔP越大，即P1和P2誤差越大，則采用低工作壓力修復(fù)閥比較適合。
那樣，就可以較為ΔP和ΔPcr的尺寸，針對不能縮減的液態(tài)，產(chǎn)生堵塞流的前提是：ΔP≥ΔPcr
即：P1－P2≥FL2（P1－Pvcr）＝FL2（P1－FFPv）（5）
由以上不會太難獲得下列結(jié)果：當(dāng)分辨出ΔP≥2ΔPcr＝FL2（P1－FFPv））時(shí)，由流量系數(shù)：
中的氣體壓力ΔP則不等于加工工藝所提的P1－P2，必須用ΔPcr帶入測算，獲得合理的CV值。
下邊再返回文中開始的那一個(gè)案例，依據(jù)以上剖析，小編再次測算了這臺閘閥的CV值，在其中CV值測算中帶到上式（1）的ΔP＝ΔPcr＝FL2（P1－FFPv），在其中依據(jù)IEC的強(qiáng)烈推薦取FL=0.9，飽和蒸氣壓Pv＝2.81MPaA，臨界壓力Pc=4.62MPaA，測算后可獲得ΔPcr＝0.985MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地低于加工工藝所提的ΔP＝2.44MPa，那樣再測算出的CV值＝10.3，最后閘閥型號選擇的結(jié)論：挑選了CV值＝44的4″規(guī)格調(diào)壓閥。相較為以前選用的CV值＝17的2″規(guī)格閘閥，新挑選的閘閥不論是規(guī)格或是CV值都變大很多，也怪不得原先的閘閥在具體運(yùn)用中一直偏小。換句話說，一旦加工工藝所提的ΔP≥0.985MPa，那便是已經(jīng)發(fā)生了堵塞流工作狀況，這時(shí)無論加工工藝得出的P2多小，帶到開展CV值測算的ΔP都不會再轉(zhuǎn)變，都相當(dāng)于0.985MPa，那樣才可以測算出恰當(dāng)?shù)拈l閥CV值，開展恰當(dāng)或是文中開始的那一個(gè)案例，的閘閥型號選擇。
根據(jù)下表1，可以更為清晰的看見這臺閘閥在以前八十年代并沒有開展堵塞流分辨，選用基本優(yōu)化算法而造成閘閥型號選擇規(guī)格過小的問題。

4 閃蒸和汽蝕工作狀況
針對閘閥而言，一旦ΔP>ΔPcr，產(chǎn)生堵塞流后，就需要考慮到閃蒸和汽蝕二種工作狀況。這時(shí)，再依據(jù)閥后工作壓力P2和液體飽和蒸氣壓力Pv的多少來實(shí)現(xiàn)分辨。因而，在最先分辨ΔP>ΔPcr的情形下：
（1）若P2<Pv，靜縮流處的工作壓力Pvc直到閥出入口負(fù)壓P2一直低于液體的飽蒸汽壓Pv，一部分液態(tài)會產(chǎn)生改變，液態(tài)會揮發(fā)為汽體，產(chǎn)生液氣兩相的情況，就稱之為閃蒸（flashing）；
（2）若P2>Pv，最先靜縮流處的工作壓力Pvc小于Pv，產(chǎn)生閃蒸，一部分液態(tài)會產(chǎn)生改變，液態(tài)會揮發(fā)為汽體，在高效液相中造成汽泡，下面中下游工作壓力修復(fù)，慢慢提升，到閥出入口工作壓力P2又超過液體的飽和蒸氣壓Pv，則以前產(chǎn)生的汽泡又潰裂回應(yīng)為高效液相，這類汽泡造成又裂開的整個(gè)過程就稱之為汽蝕（cavitation）。
實(shí)際如下圖3所顯示：

圖3 閃蒸和汽蝕工作狀況閘閥前后左右工作壓力轉(zhuǎn)變平面圖

也就在很有可能產(chǎn)生堵塞流的情況下的閘閥測算，加工工藝務(wù)必給予飽和蒸氣壓Pv，臨界壓力Pc等液體的物理性能主要參數(shù)，有利于儀表盤技術(shù)專業(yè)開展ΔPcr的測算，進(jìn)而分辨ΔP和ΔPcr的尺寸，確定是不是產(chǎn)生堵塞流。若的確產(chǎn)生堵塞流，從而再分辨閥后工作壓力P2和飽和蒸氣壓Pv的尺寸，確定到底是產(chǎn)生閃蒸工作狀況或是汽蝕工作狀況。
或是文中開始的那一個(gè)案例，由以上的辨別流程獲知，此閘閥已經(jīng)產(chǎn)生的堵塞流的工作狀況。再依據(jù)加工工藝所提的閥后工作壓力P2=0.86MPaA<飽和蒸氣壓Pv=2.81MPaA，因而可以看出，此閘閥已發(fā)生了閃蒸工作狀況，這也是一臺閃蒸閥。
4.1 閃蒸工作狀況
閃蒸工況很有可能沒法防止，由于這也是加工工藝規(guī)定的。例如：液態(tài)汽化邊做冷卻液，原材料進(jìn)塔前閃蒸分離出來等。可是針對調(diào)壓閥而言，閃蒸會對閥體的閥心造成明顯的沖洗毀壞外，其優(yōu)點(diǎn)是受沖擊表層有光滑打磨拋光的外觀設(shè)計(jì)，如下圖4所顯示。沖洗最明顯的地區(qū)，一般是在流動速度最高點(diǎn)，通常坐落于閥體和高壓閘閥環(huán)的觸碰網(wǎng)上或周邊。

圖4　閃蒸破環(huán)的經(jīng)典外觀設(shè)計(jì)圖

因而，針對會產(chǎn)生閃蒸工作狀況的閘閥型號選擇而言，由于閃蒸沒法防止，因此，最好的辦法是選用適合的幾何圖形外形和資料的閘閥來盡量減少毀壞。關(guān)鍵如下所示：
（1）挑選適宜的調(diào)壓閥種類和流入。不一樣的調(diào)壓閥和流入，其工作壓力恢復(fù)系數(shù)不一樣，采用FL大的閘閥種類和流入，可以避免產(chǎn)生堵塞流。例如，對便于氣化的液態(tài)，不適合采用高工作壓力修復(fù)的閥門或碟閥，可以采用低工作壓力修復(fù)的單閥閥。
（2）將這種表層盡量硬底化。一般而言，原材料越硬，抗沖洗越長。
（3）減少沖洗性液體的速率。設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理的流路，減少中下游液體的流動速度，進(jìn)而減少沖洗速率。例如：調(diào)壓閥中下游設(shè)定擴(kuò)徑管等。
4.2 汽蝕工作狀況
汽蝕工作狀況是應(yīng)當(dāng)盡量減少的，由于這時(shí)閘閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了液變氣，氣再變液的全過程，而當(dāng)汽體變回液態(tài)時(shí)，因?yàn)槠萘验_而釋放出來很多的動能，噪音、震動和磨蝕也與此同時(shí)造成，這樣的事情下閥體的使用壽命會大大減少。典型性工作狀況如離心空壓機(jī)的旁通閥。
汽蝕的毀壞特性是受沖擊表層有不光滑的爐渣狀外觀設(shè)計(jì)，如下圖5所顯示。他顯著有別于由閃蒸沖洗造成的光滑打磨拋光外觀設(shè)計(jì)。

圖5 汽蝕破環(huán)的經(jīng)典外觀設(shè)計(jì)圖

由之前的研究得知，汽蝕是因?yàn)殪o縮流處Pvc低于Pv，而閥后P2又超過Pv所致使的。因而，清除和減少汽蝕產(chǎn)生的方法如下所示：
（1）操縱壓力降，防止汽蝕產(chǎn)生進(jìn)而避免毀壞。例如：選用多級別降血壓的方法，使調(diào)壓閥的壓力降分成多少級，而每級的壓力降都保證不使縮緊流處的Pvc低于飽和蒸氣壓Pv，進(jìn)而清除汽泡的造成，也就不容易造成汽蝕了。
（2）若氣蝕沒法清除，那么就盡量減少或防護(hù)其毀壞，選用與閃蒸解決方法相近的方式 ，例如：提升材料強(qiáng)度，減少流動速度等，把汽蝕產(chǎn)生的危害降至最少。
（3）選用科學(xué)合理的技術(shù)系統(tǒng)軟件，有效的分派加工工藝管道工作壓力，提升閥后工作壓力P2，使縮緊流處Pvc也提升，一旦Pvc提高到飽和蒸氣壓Pv以上，就不太可能產(chǎn)生堵塞流，也就不容易產(chǎn)生汽蝕了。例如：將調(diào)壓閥組裝在中下游有較高壓力的部位，加設(shè)限流孔板等。
5 結(jié)語
在工程技術(shù)中，設(shè)計(jì)方案員工在開展液態(tài)操縱閥閥門CV值測算時(shí)，要需注意ΔP的選值。假如閥后工作壓力P2減少到發(fā)生了堵塞流工作狀況，ΔP的選值就不等于閘閥前后左右壓力差，而應(yīng)當(dāng)相當(dāng)于產(chǎn)生堵塞流時(shí)的臨界壓降ΔPcr。挑選恰當(dāng)?shù)牡摩的選值，可以合理的防止CV測算過小，造成的閘閥型號選擇過小問題。而且一旦分辨出的確發(fā)生了堵塞流工作狀況，還能夠進(jìn)一步分辨出是閃蒸工作狀況，或是汽蝕工作狀況，進(jìn)而選用合理的正確處理對策，挑選準(zhǔn)確的閘閥種類，增加閘閥的使用期限。
論文參考文獻(xiàn)：
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