Промывка регулирующего клапана против кавитации: в чем разница?

Вспышка и кавитация — два распространенных явления в жидкости, связанные с перепадами давления на регулирующих клапанах. И то, и другое может произойти, когда жидкость проходит через клапан и ее местное давление падает до или ниже давления паров жидкости.

Поскольку в обоих случаях присутствуют пузырьки пара, их иногда путают друг с другом.

Ключевое различие заключается в том, что происходит с этими пузырьками после того, как жидкость покидает клапан.

ВмигающийПузырьки пара остаются в потоке ниже по потоку, поскольку давление ниже по потоку остается ниже давления пара жидкости.

Вкавитация, давление восстанавливается выше давления пара, и пузырьки пара схлопываются.

1. Что такое мигание?

Мигание происходит, когда жидкость испаряется при прохождении через регулирующий клапан и остается частично испаренной после него.

Процесс начинается, когда местное давление падает до давления паров жидкости или ниже его.

Если давление на выходе остается ниже давления пара, пузырьки пара не разрушаются.

Вместо этого парожидкостная смесь продолжает двигаться вниз по потоку.

Приложение регулирующего клапана обычно считается мигающим, если:

P₂ < Pᵥ

где:

• П₂= давление на выходе
• Пх= давление паров жидкости

Мигание может вызвать значительную эрозию, поскольку высокоскоростная смесь жидкости и пара может постоянно воздействовать на поверхности клапана и трубопровода.

2. Что такое кавитация?

Кавитация начинается аналогичным образом.

Когда жидкость проходит через ограничение внутри регулирующего клапана, скорость увеличивается, а местное давление уменьшается.

Если давление в контрактной вене достигает давления паров жидкости, могут образоваться пузырьки пара.

Разница возникает ниже по течению.

Если давление жидкости превышает давление пара, пузырьки схлопываются.

Этот коллапс высвобождает энергию и может привести к:

• Шум
• Вибрация
• Питтинг
• Обрезать повреждения
• Снижение производительности клапана

Кавитационные повреждения часто характеризуются шероховатой, ямчатой ​​или неровной поверхностью.

3. Мигание против кавитации

Различие зависит, прежде всего, от взаимоотношений междудавление на выходе и давление паров.

4. Почему прошивка вызывает эрозию?

При мигании жидкость превращается в парожидкостную смесь.

Смесь может достигать высокой скорости через клапан и после него.

В отличие от кавитации, пузырьки пара не схлопываются повторно о поверхность клапана, поскольку давление на выходе остается ниже давления пара.

Поэтому основной проблемой является непрерывная эрозия из-за высокоскоростного двухфазного потока.

Повреждения от мигания могут иметь относительногладкий и полированный внешний вид, что отличается от грубых питтингов, обычно связанных с кавитацией.

5. Почему кавитация вызывает питтинг?

При кавитационной эксплуатации пузырьки пара образуются, когда местное давление становится достаточно низким.

Когда давление восстанавливается ниже по течению, пузырьки лопаются.

Если коллапс происходит вблизи металлической поверхности, энергия, выделяющаяся при коллапсе пузырька, может вызвать локальное повреждение.

Повторяющееся разрушение может привести к образованию шероховатой поверхности с ямками на триме клапана.

В тяжелых случаях повреждение может распространиться на трубопроводы, расположенные ниже по потоку.

6. Как определить мигание или кавитацию?

Несколько практических признаков могут помочь выявить проблему.

Возможные признаки кавитации

• Громкий шум
• Сильная вибрация
• Трим клапана с ямками
• Повторный сбой обрезки
• Нестабильное управление
• Повреждения в районе зоны восстановления давления

Возможные признаки мигания

• Непрерывная эрозия
• Гладкие или полированные поврежденные поверхности
• Двухфазный поток ниже по течению
• Высокая скорость вниз по потоку
• Эрозия выпускного отверстия клапана и выходного трубопровода

Однако одного лишь визуального осмотра недостаточно для определения точного состояния потока.

Необходимо проверить технологическое давление, температуру, скорость потока и давление паров жидкости.

7. Как можно контролировать кавитацию?

Поскольку кавитация связана с восстановлением давления и коллапсом пузырька, цель состоит в том, чтобы уменьшить или контролировать условия, которые могут привести к разрушительному коллапсу пузырька.

Возможные подходы включают:

Поэтапное снижение давления

Специальный трим может разделить падение давления на несколько этапов.

Антикавитационная отделка

Клетки и каналы потока могут быть спроектированы так, чтобы контролировать скорость и восстановление давления.

Правильный размер клапана

Правильный размер помогает избежать неоправданно высокой скорости и чрезмерного падения давления.

Подходящий выбор клапана

Корпус клапана и геометрия трима могут существенно повлиять на восстановление давления и риск кавитации.

Например, трим Fisher Cavitrol III предназначен для поэтапного снижения давления в условиях кавитации.

8. Как можно уменьшить ущерб от мигания?

Мигание невозможно устранить простой заменой регулирующего клапана, поскольку оно определяется условиями технологического процесса.

Если давление на выходе остается ниже давления паров жидкости, может произойти вспыхивание.

Таким образом, цель состоит в том, чтобысправиться с возникшей эрозией.

Общие подходы включают в себя:

• Выбор устойчивых к эрозии материалов
• Снижение локальной скорости жидкости
• Использование подходящей геометрии клапана
• Защита уязвимых поверхностей клапанов
• Увеличение площади потока ниже по течению
• Выбор подходящей конструкции клапанов для тяжелых условий эксплуатации

Компания Emerson отмечает, что прогар является состоянием системы, и рекомендует выбирать геометрию клапана и материалы, которые минимизируют эрозию, а не пытаться предотвратить само прогар.

9. Можно ли использовать один и тот же клапан для промывки и кавитации?

Не обязательно.

Эти два условия создают разные механизмы повреждения, поэтому клапан следует выбирать в соответствии с фактическими условиями технологического процесса.

В случае кавитации целью проектирования обычно является контроль падения давления и предотвращение или уменьшение разрушительного разрушения пузырьков.

В случае гидроизоляции цель проектирования в большей степени сосредоточена на управлении высокоскоростным двухфазным потоком и минимизации эрозии.

Регулирующие клапаны для тяжелых условий эксплуатации могут быть спроектированы для определенных сочетаний кавитации, всплесков, эрозии, высокого перепада давления и высокой скорости.

10. Какие данные процесса необходимы?

При оценке закипания или кавитации предоставьте:

• Название жидкости
• Скорость потока
• Давление вверх по потоку
• Давление ниже по потоку
• Рабочая температура
• Давление пара
• Плотность жидкости
• Размер трубы
• Размер клапана
• Тип клапана
• Требуемый перепад давления

Для существующего клапана также укажите модель клапана и информацию о триме, если таковая имеется.

Это позволяет поставщику клапана оценить фактическое давление вместо того, чтобы диагностировать проблему только на основе шума или видимых повреждений.

Заключение

Мигание и кавитация начинаются из аналогичного состояния:давление жидкости падает достаточно низко для образования пузырьков пара.

Основное различие заключается в том, что происходит потом:

Мигает:

Образуется пар → Давление на выходе остается ниже давления пара → Пар остается в потоке

Кавитация:

Формируется пар → Давление на выходе восстанавливается → Пузырьки пара схлопываются.

Эта разница приводит к разным механизмам повреждения.

Мигание в основном связано с эрозией из-за высокоскоростного потока жидкость-пар, тогда как кавитация может вызвать сильную питтинговую коррозию, шум и вибрацию из-за схлопывания пузырьков пара.

Правильный размер клапана, точные данные процесса и соответствующий выбор клапана или трима важны для обоих условий.

Для применений в тяжелых условиях мы можем поставить регулирующие клапаны и специализированные клапанные решения отFisher, Flowserve, Masoneilan, Samson, Koso и другие производители..

Если вы испытываете эрозию клапана, шум или вибрацию, предоставьте условия процесса и существующую модель клапана для технической проверки.