SMC電磁閥早失效原因及其消除
SMC電磁閥閥體兩部分組成,其結構形式和工作原理所示。執行機構主要由氣室、膜片、推力盤(pán)、彈簧、推桿、調節螺母等組成。執行機構是調節閥的推動(dòng)裝置,根據壓力信號的大小產(chǎn)生相應的推力,通過(guò)推桿帶動(dòng)閥桿產(chǎn)生相應的位移,從而帶動(dòng)調節閥的閥芯動(dòng)作,改變閥的開(kāi)度。氣動(dòng)執行機構有正作用和反作用兩種形式。當信號壓力增加時(shí)推桿向下動(dòng)作的叫正作用式執行機構;信號壓力增加時(shí)推桿向上動(dòng)作的叫反作用式執行機構。
閥體部分主要由閥門(mén)位置尺、閥桿、閥芯、閥座、填充字母、閥體、閥蓋和閥體等組成,閥體與介質(zhì)直接接觸,閥芯的作用改變了閥體的切斷面積,達到調節功能。氣動(dòng)薄膜調節閥以其結構簡(jiǎn)單、運行、運行穩定、輸出推力大、本質(zhì)防爆、廉、維修方便等,在化工、石油、冶金等行業(yè)得到了廣泛的應用。它接收調節系統發(fā)送的控制信號,根據信號要求準確地工作,改變調節參數,并將調整參數控制在所需范圍內,從而實(shí)現過(guò)程的自動(dòng)化。在現場(chǎng),調節閥直接控制過(guò)程介質(zhì),特別是高溫、高壓、強腐蝕、有毒、有害、易燃、易爆、滲透、易結晶、高粘度等介質(zhì),如果選用不當或使用不當,往往會(huì )給過(guò)程的自動(dòng)化帶來(lái)困難,導致調節質(zhì)量下降,甚至造成嚴重的事故。因此,正確選擇、安裝和維護控制閥是非常重要的。
閥體部分主要由閥門(mén)位置尺、閥桿、閥芯、閥座、填充字母、閥體、閥蓋和閥體等組成,閥體與介質(zhì)直接接觸,閥芯的作用改變了閥體的切斷面積,達到調節功能。氣動(dòng)薄膜調節閥以其結構簡(jiǎn)單、運行、運行穩定、輸出推力大、本質(zhì)防爆、廉、維修方便等,在化工、石油、冶金等行業(yè)得到了廣泛的應用。它接收調節系統發(fā)送的控制信號,根據信號要求準確地工作,改變調節參數,并將調整參數控制在所需范圍內,從而實(shí)現過(guò)程的自動(dòng)化。
這種現象對任何控制閥的綜合討論都具有重要意義,因為這種現象會(huì )影響閥門(mén)尺寸的計算方法,可能會(huì )引起噪聲和振動(dòng),并且會(huì )影響閥門(mén)的性能。Y縮短了閥門(mén)部件和相鄰下游管道的使用壽命,雖然氣蝕和閃蒸的定義有相似之處,但也有重要區別。
1??栈烷W蒸的定義和條件
氣蝕是一種兩級現象。階段是液體中形成空腔(氣泡)。階段是這些空穴被擠壓和破裂,以恢復到完全液體狀態(tài)??昭ǖ囊恍┒x僅限于空穴的形成,但從控制閥的角度來(lái)看,這似乎是一個(gè)不切實(shí)際的定義。因為空穴的影響和大多數空穴現象是直接的。Y與空腔破裂有關(guān),而不是形成空腔。
閃蒸是在氣蝕的階段形成氣泡(空穴),持續到通常破裂的下游。這一過(guò)程稱(chēng)為閃蒸,通過(guò)討論孔板(孔板可以模擬為具有一定開(kāi)度的調節器)的工作情況來(lái)說(shuō)明這一問(wèn)題,如圖1所示,當壓力為p1的液體流過(guò)節流孔時(shí),流速突然增大,靜壓急劇下降。當孔后壓力p2達到或于液體的飽和蒸氣壓時(shí),部分液體氣化形成氣液兩相共存現象??栈l(fā)生在液體中,這是空化的階段。從孔板的下游開(kāi)始,流體摩擦導致流體減速。因此,流體的橫截面和壓力增加。速度和壓頭之間的反向能量轉換被稱(chēng)為“壓力恢復”。由于在壓力升高的下游不能存在由凝結點(diǎn)處的蒸汽壓力降而形成的氣泡,它們將破碎、分解并重新形成液體狀態(tài)。到目前為止,氣蝕過(guò)程已經(jīng)完成。如果確實(shí)存在,則Wnstream管道系統壓力正好等于或小于入口蒸汽壓力,繼續流入下游流體的蒸汽百分比將繼續增加,流體速度的持續增加將導致閃蒸而不是氣蝕[1]。
那么控制閥的腐蝕和閃蒸的條件是什么呢?
1.1空化
(1)進(jìn)出口流體必須是所有液體,即控制閥上下游管道附近沒(méi)有蒸汽。
(2)在入口,液體必須是過(guò)冷狀態(tài)。顯然,在入口,如果流體是液態(tài)的,并且是飽和的,那么閥門(mén)上的任何壓力降都會(huì )導致下游產(chǎn)生蒸汽。
(3)閥門(mén)出口壓力必須為液體蒸汽壓力,可以假定下游位置飽和,且全部處于液體狀態(tài)時(shí),可能存在氣蝕現象。
1.2閃光燈
(1)入口流體必須全部為液體,閥門(mén)出口必須有蒸汽,顯然,如果入口有蒸汽,閥門(mén)上產(chǎn)生的任何壓差都會(huì )導致額外的蒸汽,要求閥門(mén)入口沒(méi)有蒸汽,因為當入口流體含有蒸汽時(shí),方法F計算閥門(mén)的尺寸非常復雜。
(2)入口流體可以是飽和的或過(guò)冷的。
(3)閥門(mén)的出口壓力必須等于或于液體的蒸汽壓力。
2。氣蝕和閃光損傷
空化破壞發(fā)生在氣泡破裂附近。研究人員發(fā)現,當氣泡破裂時(shí),壓力高達689兆帕。有一種理論認為,每次氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊波將被發(fā)射到周?chē)鷧^域。當這些沖擊波發(fā)生在相鄰的固體邊界層時(shí),它們將產(chǎn)生高度的擠壓和連續的小沖擊。任何給定的表面增量都會(huì )受到反復的沖擊,并趨于疲勞,直到達到疲勞極限,細金屬層就會(huì )脫落。氣泡在離固體表面足夠遠的地方破裂,可以假定不會(huì )造成物理?yè)p傷,因為它們的能量被流動(dòng)的流體吸收。因此,這并不奇怪。在實(shí)際應用中,汽蝕損傷往往是閥門(mén)內部的嚴重損傷,汽蝕損傷具有煤渣狀粗糙形狀的獨特特征,與大多數其它類(lèi)型的流動(dòng)損傷有明顯的區別[2]。
閃蒸的主要影響是物理?yè)p傷。與空化灰渣的粗糙形狀相比,它具有非常光滑的形狀,通??梢耘c細的噴砂表面相媲美,其破壞過(guò)程與噴砂過(guò)程非常相似。就蒸汽液體而言,蒸汽體積往往大于液體體積,使液滴趨向于達到液滴撞擊面與固體顆粒撞擊面相同。雖然材料的損傷和脫落程度不同,但足以造成材料的損傷和脫落。
對于控制閥,無(wú)論是氣蝕還是閃蒸都會(huì )造成以下?lián)p壞。
2.1材料損壞
有人提到,氣泡的破裂會(huì )產(chǎn)生很大的沖擊力,嚴重損壞閥座、閥芯和閥體。特別是在高壓差的情況下,即使非常硬的滑閥和閥座也只能使用很短的時(shí)間。
2.2振動(dòng)
氣蝕和閃蒸也會(huì )引起閥芯的振動(dòng),包括垂直振動(dòng)和水平振動(dòng)。它們分別來(lái)自流體對閥芯的垂直和水平?jīng)_擊。因此,會(huì )造成機械磨損和損壞??刂崎y控制不,閥桿斷裂。
2.3噪聲
噪聲一般來(lái)自三個(gè)方面:閥芯振動(dòng)引起的噪聲;氣蝕引起的噪聲;高速氣體引起的氣體動(dòng)力噪聲。
空化閃蒸法計算液體Cv
在一般的流動(dòng)狀態(tài)下,液體的計算公式相對簡(jiǎn)單,但如果發(fā)生空化和閃蒸,計算就變得更加復雜,過(guò)去在設計中考慮到這種影響后,采用了以下方法:(1)在計算非閃蒸狀態(tài)后,選用了的閥體零件。根據Cv值表;(2)根據液體閃蒸的百分比,分別計算氣相和液相的Cv值,然后相加;(3)選擇與工藝管道直徑相同的閥體零件;(4)采用近壓差法或閃蒸密度法。
過(guò)去采用的各種方法都考慮了閃蒸后液體蒸發(fā)引起的體積膨脹現象,但這只是理論上的考慮,而忽略了閥體部件結構中壓力恢復引起的堵塞問(wèn)題。計算出的Cv值偏差較大,影響了調節系統的質(zhì)量,新理論認為流量與流經(jīng)閥體部件的壓差
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