Τι προκαλεί τον σπηλαίωση της βαλβίδας ελέγχου;

Η σπηλαίωση της βαλβίδας ελέγχου είναι μια κοινή ανησυχία στην υγρή λειτουργία, ειδικά όταν μια βαλβίδα λειτουργεί με υψηλή πτώση πίεσης. Μπορεί να προκαλέσει υπερβολικό θόρυβο, δονήσεις, ζημιά στο εσωτερικό της βαλβίδας και ασταθή απόδοση της βαλβίδας.

Η σπηλαίωση συμβαίνει όταν η πίεση ενός υγρού πέφτει αρκετά χαμηλά καθώς περνά μέσα από μια βαλβίδα ελέγχου, προκαλώντας τον σχηματισμό φυσαλίδων ατμού. Εάν η πίεση στη συνέχεια ανακάμπτει, αυτές οι φυσαλίδες μπορούν να καταρρεύσουν βίαια και να προκαλέσουν ζημιά στις κοντινές επιφάνειες της βαλβίδας.

Η κατανόηση του τι προκαλεί τη σπηλαίωση είναι σημαντική κατά την επιλογή και τον προσδιορισμό μεγέθους των βαλβίδων ελέγχου για απαιτητικές εφαρμογές διεργασιών.

1. Τι είναι η σπηλαίωση της βαλβίδας ελέγχου;

Η σπηλαίωση συμβαίνει όταν η τοπική πίεση ενός υγρού πέφτει στην πίεση ατμού του ή κάτω από αυτήν καθώς το υγρό περνά μέσα από έναν περιορισμό.

Μέσα σε μια βαλβίδα ελέγχου, η υψηλότερη ταχύτητα ροής και η χαμηλότερη τοπική πίεση γενικά συμβαίνουν γύρω από την vena contracta. Εάν η πίεση σε αυτό το σημείο γίνει αρκετά χαμηλή, μπορούν να σχηματιστούν φυσαλίδες ατμού.

Καθώς το υγρό κινείται προς τα κάτω, η ταχύτητά του μειώνεται και η πίεση αρχίζει να ανακάμπτει. Εάν η πίεση αυξηθεί πάνω από την πίεση ατμού του υγρού, οι φυσαλίδες ατμού καταρρέουν.

Αυτός ο επαναλαμβανόμενος σχηματισμός και κατάρρευση φυσαλίδων ατμού είναι αυτό που δημιουργεί τη σπηλαίωση.

Η σπηλαίωση συμβαίνει μόνο σε υγρή λειτουργία. Τα αέρια και οι ατμοί δεν υφίστανται αυτό το είδος φαινομένου υγρής σπηλαίωσης.

2. Τι προκαλεί σπηλαίωση σε μια βαλβίδα ελέγχου;

Αρκετές συνθήκες διεργασίας και βαλβίδας μπορούν να συμβάλουν στη σπηλαίωση.

Υψηλή πτώση πίεσης

Μια μεγάλη πτώση πίεσης σε όλη τη βαλβίδα αυξάνει την πιθανότητα η τοπική πίεση στην vena contracta να πέσει κάτω από την πίεση ατμού του υγρού.

Αυτός είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες στην αξιολόγηση της σπηλαίωσης.

Εφαρμογές με:

• Υψηλή πίεση εισόδου
• Χαμηλή πίεση εξόδου
• Μεγάλη διαφορική πίεση
• Υψηλή ταχύτητα ροής

μπορεί να απαιτήσουν ειδική προσοχή κατά τον προσδιορισμό μεγέθους και την επιλογή της βαλβίδας.

Χαμηλή πίεση εξόδου

Η πίεση μετά τη βαλβίδα επηρεάζει την ανάκτηση πίεσης.

Εάν οι συνθήκες της διεργασίας προκαλέσουν σημαντική μείωση πίεσης μέσω της βαλβίδας, η τοπική πίεση μπορεί να φτάσει την πίεση ατμού του υγρού.

Υψηλή θερμοκρασία υγρού

Η πίεση ατμού εξαρτάται έντονα από τη θερμοκρασία του υγρού.

Καθώς η θερμοκρασία του υγρού αυξάνεται, η πίεση ατμού του γενικά αυξάνεται. Αυτό σημαίνει ότι ένα υγρό μπορεί να γίνει πιο ευαίσθητο στον σχηματισμό ατμού σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

Υψηλή ταχύτητα ροής

Η υψηλή ταχύτητα μέσω της βαλβίδας αυξάνει τη μείωση πίεσης που σχετίζεται με τον περιορισμό.

Η γεωμετρία της βαλβίδας, ο σχεδιασμός του εσωτερικού και η περιοχή ροής επηρεάζουν την προκύπτουσα ταχύτητα και το προφίλ πίεσης.

3. Γιατί είναι επιβλαβής η σπηλαίωση;

Η ανεξέλεγκτη σπηλαίωση μπορεί να δημιουργήσει διάφορα προβλήματα.

Θόρυβος

Η ταχεία κατάρρευση των φυσαλίδων ατμού μπορεί να παράγει σημαντικό θόρυβο. Ο ήχος μπορεί να μοιάζει με χαλίκια ή σωματίδια που κινούνται μέσα από τη βαλβίδα.

Δόνηση

Ο επαναλαμβανόμενος σχηματισμός και κατάρρευση φυσαλίδων μπορεί να δημιουργήσει δονήσεις στη βαλβίδα και στις συνδεδεμένες σωληνώσεις.

Σοβαρές δονήσεις μπορεί να επηρεάσουν τα εξαρτήματα της βαλβίδας, τη στήριξη του ενεργοποιητή και τα όργανα.

Ζημιά στο εσωτερικό

Η ζημιά από σπηλαίωση εμφανίζεται συνήθως ως σημάδια διάβρωσης και τραχιές επιφάνειες στο εσωτερικό της βαλβίδας ή σε άλλα εξαρτήματα που εκτίθενται στην κατάρρευση των φυσαλίδων.

Εάν η σπηλαίωση είναι σοβαρή, η ζημιά μπορεί να επεκταθεί πέρα από τη βαλβίδα στις σωληνώσεις εξόδου.

Μειωμένη απόδοση ελέγχου

Η σοβαρή σπηλαίωση μπορεί να παρεμποδίσει τον σταθερό έλεγχο ροής και μπορεί να μειώσει τη διάρκεια ζωής της βαλβίδας.

4. Πώς να ελέγξετε για κίνδυνο σπηλαίωσης

Η σπηλαίωση πρέπει να αξιολογείται κατά τη διαδικασία προσδιορισμού μεγέθους της βαλβίδας ελέγχου.

Σημαντικές πληροφορίες διεργασίας περιλαμβάνουν:

• Τύπος ρευστού
• Ρυθμός ροής
• Πίεση εισόδου
• Πίεση εξόδου
• Θερμοκρασία λειτουργίας
• Πίεση ατμού
• Πυκνότητα ρευστού
• Μέγεθος βαλβίδας
• Τύπος βαλβίδας
• Απαιτούμενη πτώση πίεσης

Οι μέθοδοι προσδιορισμού μεγέθους βαλβίδων ελέγχου χρησιμοποιούν την ανάκτηση πίεσης και σχετικές παραμέτρους ρευστού για να αξιολογήσουν την πιθανότητα σπηλαίωσης και συμφωνημένης ροής.

Η απλή σύγκριση της πίεσης εισόδου και εξόδου δεν είναι πάντα επαρκής, επειδή η πίεση στην vena contracta μπορεί να είναι σημαντικά χαμηλότερη από την πίεση εξόδου.

5. Πώς μπορεί να μειωθεί η σπηλαίωση της βαλβίδας ελέγχου;

Η λύση εξαρτάται από τη σοβαρότητα και τις συνθήκες λειτουργίας.

Μειώστε την πτώση πίεσης ανά στάδιο

Αντί να επιτρέπεται η πλήρης πτώση πίεσης να συμβεί σε έναν σοβαρό περιορισμό, το ειδικό εσωτερικό της βαλβίδας μπορεί να κατανείμει τη μείωση πίεσης σε πολλαπλά στάδια.

Αυτό μειώνει την τοπική πτώση πίεσης και βοηθά στον έλεγχο του σχηματισμού ατμού.

Χρησιμοποιήστε εσωτερικό κατά της σπηλαίωσης

Το ειδικό εσωτερικό κατά της σπηλαίωσης μπορεί να ελέγξει το προφίλ πίεσης και ταχύτητας μέσα στη βαλβίδα.

Για παράδειγμα, το εσωτερικό Fisher Cavitrol III χρησιμοποιεί πολλαπλούς περιορισμούς ροής για να σταδιάσει την πτώση πίεσης και να μειώσει τις καταστροφικές επιπτώσεις της σπηλαίωσης.

Για πιο απαιτητικές εφαρμογές, ειδικές βαλβίδες όπως η Fisher CAV4 έχουν σχεδιαστεί για υπηρεσίες σπηλαίωσης υψηλής πτώσης πίεσης.

Επανεξετάστε τον προσδιορισμό μεγέθους της βαλβίδας

Μια λανθασμένα προσδιορισμένη βαλβίδα μπορεί να λειτουργεί υπό συνθήκες που αυξάνουν την ταχύτητα και την πτώση πίεσης.

Η βαλβίδα πρέπει να προσδιορίζεται με βάση τις πραγματικές ελάχιστες, κανονικές και μέγιστες συνθήκες διεργασίας και όχι απλώς να ταιριάζει με τη διάμετρο του αγωγού.

Λάβετε υπόψη τη γεωμετρία της βαλβίδας

Η γεωμετρία του σώματος και του εσωτερικού της βαλβίδας επηρεάζει την ανάκτηση πίεσης.

Οι σχεδιασμοί βαλβίδων υψηλής ανάκτησης μπορεί να είναι πιο ευαίσθητοι στη σπηλαίωση υπό ορισμένες συνθήκες, επειδή η πίεση στην vena contracta μπορεί να πέσει σημαντικά.

6. Σπηλαίωση εναντίον συμφωνημένης ροής

Η σπηλαίωση και η συμφωνημένη ροή σχετίζονται, αλλά δεν είναι ακριβώς το ίδιο πράγμα.

Η συμφωνημένη ροή υγρού συμβαίνει όταν η αύξηση της πτώσης πίεσης δεν παράγει πλέον αντίστοιχη αύξηση του ρυθμού ροής.

Η σπηλαίωση μπορεί να συμβεί ως μέρος αυτής της συνθήκης υψηλής πτώσης πίεσης όταν η τοπική πίεση του υγρού πέφτει στην πίεση ατμού και σχηματίζονται φυσαλίδες ατμού.

Επομένως, μια βαλβίδα που λειτουργεί κοντά σε συνθήκη συμφωνημένης ροής απαιτεί προσεκτική αξιολόγηση του κινδύνου σπηλαίωσης.

7. Κοινές εφαρμογές όπου μπορεί να συμβεί σπηλαίωση

Η σπηλαίωση είναι πιο πιθανό να γίνει ανησυχία σε εφαρμογές που περιλαμβάνουν υψηλές πτώσεις πίεσης, όπως:

• Τροφοδοσία νερού λεβήτων
• Έλεγχος εκκένωσης αντλίας
• Αποσυμπίεση υγρού υψηλής πίεσης
• Επεξεργασία πετρελαίου και φυσικού αερίου
• Πετροχημικά εργοστάσια
• Χημική επεξεργασία
• Παραγωγή ενέργειας
• Συστήματα νερού υψηλής πίεσης

Οι βαλβίδες ελέγχου σοβαρών υπηρεσιών χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές που περιλαμβάνουν υψηλή πτώση πίεσης, σπηλαίωση, διάβρωση, δονήσεις και άλλες απαιτητικές συνθήκες.

8. Ποιες πληροφορίες πρέπει να παρέχονται για την επιλογή βαλβίδας;

Εάν υποψιάζεστε σπηλαίωση, παρέχετε τις ακόλουθες πληροφορίες κατά την αίτηση προσφοράς για βαλβίδα ελέγχου:

• Τύπος ρευστού / υγρού
• Ελάχιστη, κανονική και μέγιστη ροή
• Πίεση εισόδου
• Πίεση εξόδου
• Θερμοκρασία λειτουργίας
• Πίεση ατμού
• Ειδικό βάρος ή πυκνότητα
• Μέγεθος σωλήνα
• Μέγεθος βαλβίδας
• Απαιτούμενο εύρος ελέγχου
• Υπάρχον μοντέλο βαλβίδας, εάν υπάρχει

Αυτές οι πληροφορίες επιτρέπουν στον προμηθευτή ή στον μηχανικό βαλβίδων να αξιολογήσει το προφίλ πίεσης και να καθορίσει εάν απαιτείται τυπικό εσωτερικό ή λύση κατά της σπηλαίωσης.

Συμπέρασμα

Η σπηλαίωση της βαλβίδας ελέγχου συνδέεται κυρίως με υγρή λειτουργία, υψηλή πτώση πίεσης και χαμηλή τοπική πίεση.

Η βασική διαδικασία είναι:

Υψηλή ταχύτητα ροής → Χαμηλή πίεση στην vena contracta → Σχηματισμός φυσαλίδων ατμού → Ανάκτηση πίεσης → Κατάρρευση φυσαλίδων → Θόρυβος, δονήσεις και ζημιά

Η πρόληψη σοβαρής σπηλαίωσης ξεκινά με σωστό προσδιορισμό μεγέθους βαλβίδας και αξιολόγηση διεργασίας. Ανάλογα με την εφαρμογή, οι λύσεις μπορεί να περιλαμβάνουν σταδιακή μείωση πίεσης, ειδικό εσωτερικό κατά της σπηλαίωσης, κατάλληλη γεωμετρία βαλβίδας και κατάλληλα υλικά.

Προμηθεύουμε βιομηχανικές βαλβίδες ελέγχου και θέσεις βαλβίδων για απαιτητικές εφαρμογές διεργασιών, συμπεριλαμβανομένων λύσεων από Fisher, Samson, Masoneilan, Flowserve, Koso και άλλους κατασκευαστές.

Εάν αντιμετωπίζετε θόρυβο βαλβίδας, δονήσεις ή επαναλαμβανόμενες ζημιές στο εσωτερικό, παρέχετε το μοντέλο της βαλβίδας και τις συνθήκες διεργασίας για αναθεώρηση διαμόρφωσης.