如何辨別FESTO電磁閥汽蝕損害的3種方法

    分析三種FESTO電磁閥汽蝕損害的診斷方法，建議在閥門(mén)選型時(shí)，充分利用法則、控制出口流速，避免或減小閥門(mén)損壞。

    FESTO電磁閥在流體工業(yè)中發(fā)揮著重大作用。如今，隨著裝置節(jié)能減排、提高效益、連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行、減少控制閥備件、快速的售后服務(wù)響應(yīng)等要求的逐步提高，導(dǎo)致愈來(lái)愈重視如何優(yōu)化、選擇及使用控制閥這個(gè)問(wèn)題了，這是由于控制閥在裝置中扮演氣動(dòng)疏水閥的角色，直接決定著裝置的運(yùn)行狀態(tài)，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥據(jù)統(tǒng)計(jì)由于控制閥的故障導(dǎo)致裝置停車(chē)的比例高達(dá)65%，控制閥選型的好壞也決定產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。回顧近5年，控制閥技術(shù)發(fā)展迅速,一些級(jí)控制閥紛紛推出了在特殊情況下應(yīng)用的閥門(mén)，例如耐高溫、高壓差、汽蝕、閃蒸、部分顆粒介質(zhì)磨蝕、高噪音等工況；同時(shí)智能診斷型定位器陸續(xù)問(wèn)世，通過(guò)定位器可以對(duì)閥門(mén)進(jìn)行良好的實(shí)時(shí)檢測(cè)、提供維護(hù)報(bào)警信息、優(yōu)化閥門(mén)使用。無(wú)可置疑，上述這些技術(shù)的提高，大大了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，減少了許多薄弱環(huán)節(jié)。但是我們?nèi)绾尾拍苷_計(jì)算選擇并使用閥門(mén)呢？由使用經(jīng)驗(yàn)得知，在苛刻工況中，汽蝕經(jīng)常造成閥門(mén)內(nèi)件損壞，并伴有高噪音、內(nèi)件振動(dòng)、阻塞流等情況發(fā)生，在閥門(mén)計(jì)算選型時(shí)，如何減小、避免汽蝕的發(fā)生，對(duì)閥門(mén)的正確使用至關(guān)重要。目前，閥門(mén)制造商對(duì)汽蝕的評(píng)估方法不盡相同，本文圍繞KE法、δ法和XFz法，主要針對(duì)如何減少、避免汽蝕和閥門(mén)正確選型應(yīng)用進(jìn)行分析。

    FESTO電磁閥汽蝕(空化)

    FESTO電磁閥汽蝕現(xiàn)象是指介質(zhì)流經(jīng)閥內(nèi)腔縮流處時(shí)，流速較大，壓強(qiáng)能較，如果這時(shí)的壓力于介質(zhì)的飽和蒸汽壓，液體氣化，部分轉(zhuǎn)變成含蒸汽或氣體的氣泡。當(dāng)介質(zhì)流過(guò)縮流處后，壓力升高，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥如果過(guò)飽和蒸汽壓值，汽泡發(fā)生破裂，重新由氣(汽)相變?yōu)橐合?，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為汽蝕或空化(Cavitation)。當(dāng)汽泡爆裂時(shí)，噴射釋放巨大的能量，并產(chǎn)生振動(dòng)波，實(shí)驗(yàn)室證明150μm直徑汽泡破裂液滴噴射速度達(dá)到400km/h,產(chǎn)生的瞬間爆破壓力可達(dá)數(shù)千公斤，對(duì)閥內(nèi)件表面造成嚴(yán)重沖擊、侵蝕磨損，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致劇烈振動(dòng)和高噪音、阻塞流的發(fā)生。對(duì)于嚴(yán)重汽蝕，在很短的時(shí)間內(nèi)，閥內(nèi)件將被損壞或者閥門(mén)的工作特性發(fā)生改變。

    在此類(lèi)泵上設(shè)有一個(gè)重要部件——?dú)馐摇馐业淖饔镁褪抢每諝獾目蓧嚎s性(或者叫做彈性)，將隔膜泵的出水脈動(dòng)吸收掉，使之趨于平穩(wěn)。

    FESTO電磁閥的結(jié)構(gòu)一般是用橡膠膜片將水腔與空氣腔隔開(kāi)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥向空氣腔充入壓縮空氣后，水腔里水的脈動(dòng)就通過(guò)橡膠膜片被氣室里的壓縮空氣吸收掉了，進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部的水流基本是平穩(wěn)的。但要達(dá)到水流基本平穩(wěn)的要求，有個(gè)前提，即氣室內(nèi)的氣壓應(yīng)與水壓相適應(yīng)。由此可見(jiàn)，上噴霧機(jī)工作前應(yīng)向隔膜泵氣室適當(dāng)充氣。

    那么怎樣才能充氣適當(dāng)呢？

    方法1、FESTO電磁閥先向氣室充氣，其氣壓大于泵的工作壓力。驅(qū)動(dòng)隔膜泵，調(diào)至工作壓力，此時(shí)可見(jiàn)到泵的出水膠管劇烈抖動(dòng)。取一針狀物，頂在氣嘴處放氣，隨著放氣的進(jìn)行，出水膠管的抖動(dòng)現(xiàn)象將逐漸消失。出水膠管平穩(wěn)后，停止放氣。

    方法2、FESTO電磁閥調(diào)至工作壓力。此時(shí)因氣室內(nèi)沒(méi)有氣壓，泵的出水膠管劇烈抖動(dòng)。立即向氣室內(nèi)充氣，隨著充氣的進(jìn)行，出水膠管抖動(dòng)現(xiàn)象逐漸消失。出水膠管平穩(wěn)后停止充氣。

    FESTO電磁閥在閥門(mén)設(shè)計(jì)或使用經(jīng)驗(yàn)中，升降式閥門(mén)填料多為石棉盤(pán)根或石墨填料或聚四氟V型填料，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥但是這幾種填料都受到閥門(mén)啟閉次數(shù)的限制，就是隨著閥門(mén)啟閉次數(shù)的增加，填料會(huì)磨損，間隙逐漸增大，到一定次數(shù)（據(jù)統(tǒng)計(jì)不會(huì)過(guò)2000次）閥門(mén)便會(huì)從填料處產(chǎn)生泄露。泄露后便需要從新壓緊填料壓蓋。這種方案適合閥門(mén)啟閉次數(shù)不多的場(chǎng)合。

    如果FESTO電磁閥的啟閉次數(shù)頻繁，（如一年啟閉10-30萬(wàn)次），這無(wú)疑增加閥門(mén)的使用、維護(hù)成本。 有沒(méi)有一種能夠在閥門(mén)啟閉100-200萬(wàn)次后，仍然能夠密封的設(shè)計(jì)呢？答案是肯定的。

    FESTO電磁閥一種辦法為，在填料下方增加一個(gè)墊圈，在墊圈下邊加一個(gè)彈簧（彈簧的預(yù)緊力需要計(jì)算），當(dāng)填料磨損后，由于彈簧的作用，便會(huì)重新壓緊填料，使其密封。這種辦法目前通過(guò)使用檢驗(yàn)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥只能達(dá)到啟閉50-100萬(wàn)次不泄露，需要使用方在每年大修時(shí)，重新壓緊填料壓蓋，只能減少平時(shí)的維護(hù)。 另外一種辦法，就是選用液壓、氣動(dòng)密封技術(shù)，改變?cè)瓉?lái)的閥門(mén)設(shè)計(jì)思路，在填料處使用油缸密封滑環(huán)，增加0型密封圈（需要計(jì)算摩擦力、密封比壓，才能確定滑環(huán)和0型密封圈的數(shù)量）。

    在過(guò)程中的應(yīng)用已遍及到各個(gè)行業(yè)，調(diào)節(jié)閥通過(guò)接收調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去控制流體的壓力或流量，在穩(wěn)定、優(yōu)化控制、維護(hù)及檢修控制等方面都起著舉足輕重的作用。

    由于FESTO電磁閥環(huán)境較陸地惡劣，介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)也千差萬(wàn)別，因此選擇安全、適用、、經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)閥，滿足工藝調(diào)節(jié)要求，提高控制水平，延長(zhǎng)使用壽命，是設(shè)計(jì)人員為關(guān)注的問(wèn)題。

   FESTO電磁閥的設(shè)計(jì)及選型

    選擇合適的FESTO電磁閥要確定工況條件。CFD18-1海洋平臺(tái)置換泵出口管道外徑及壁厚為4〃Sch160，調(diào)節(jié)閥流體為海水，閥入口壓力11500KPaA，出口壓力300KPaA，前后壓差較大，流量較大為80m3/h，設(shè)計(jì)溫度為39℃，下面介紹選型過(guò)程。

    FESTO電磁閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)

    FESTO電磁閥按照其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源分類(lèi)為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液動(dòng)調(diào)節(jié)閥和混合型調(diào)節(jié)閥四大類(lèi)。根據(jù)對(duì)工況條件分析，閥前后壓差較大，要求閥座結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向性好，選擇閥門(mén)形式為直通平衡式導(dǎo)向閥。另一方面，CFD18-1海洋平臺(tái)無(wú)儀表氣，液壓控制效率較，故選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

    FESTO電磁閥的流量特性

    流量特性指隨著開(kāi)度從0%到變化時(shí)通過(guò)閥門(mén)的流量與閥門(mén)行程之間的關(guān)系。常用的流量特性主要有直線、等百分比、拋物線和快開(kāi)四種。但拋物線流量特性與等百分比流量特性較為接近，前者可以用后者代替，而快開(kāi)特性又主要用于位式控制和順序控制，因而流量特性的選擇一般局限于直線特性與等百分特性的選擇。在CFD18-1項(xiàng)目中，上游泵出口壓力基本為定值，下游壓力為300KPaA，壓差基本恒定，所以選擇線性特性的調(diào)節(jié)閥。