1 引言
在開(kāi)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(wú)量綱的數(shù)。實(shí)際測(cè)算中，，在其中：Q是通過(guò)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(wú)量綱數(shù)，ΔP是調(diào)壓閥前后左右壓力差?？梢钥闯?，ΔP越大，CV值越小。
可是針對(duì)發(fā)生了堵塞流工作狀況下的調(diào)壓閥的測(cè)算，以上基本的測(cè)算壓力差ΔP＝P1－P1的確認(rèn)方法并不適合，會(huì)造成閘閥計(jì)算誤差，造成閘閥型號(hào)選擇過(guò)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(cè)算氣體壓力的明確，有益于恰當(dāng)?shù)拈l閥型號(hào)選擇。
在某石油化工更新改造工程中，有一臺(tái)閘閥是原八十年代設(shè)計(jì)方案型號(hào)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(duì)密度等主要參數(shù)，帶到測(cè)算CV值，最終挑選了一臺(tái)CV=17的2″規(guī)格調(diào)壓閥?？墒沁@臺(tái)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(kāi)全，但運(yùn)用中或是覺(jué)得偏小，迫切需要此次更新改造中對(duì)閥體開(kāi)展再次測(cè)算，再次型號(hào)選擇，挑選適宜的閘閥。因?yàn)榧庸すに囍饕獏?shù)并并沒(méi)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(cè)算CV值，發(fā)覺(jué)并沒(méi)有任何問(wèn)題，CV值測(cè)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(jué)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(kāi)展CV值測(cè)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(duì)應(yīng)的臨界壓降ΔPcr。ΔPcr<ΔP，因此，造成了原來(lái)閘閥的測(cè)算偏小。
由此可見(jiàn)，一般來(lái)說(shuō)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(dòng)而轉(zhuǎn)變，P2越小，則ΔP越大。但假如P2減少到一定的值，通過(guò)調(diào)壓閥的液體發(fā)生了堵塞流的狀況，ΔP的選值則不會(huì)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(cè)算時(shí)ΔP的選值的問(wèn)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(duì)應(yīng)工作狀況下的正確處理對(duì)策。
2 堵塞流的分辨
堵塞流：針對(duì)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(guò)調(diào)壓閥的總流量會(huì)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(guò)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(wú)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(guò)堵塞流相匹配的臨界壓降ΔPcr時(shí)，會(huì)產(chǎn)生堵塞流，即ΔP>ΔPcr時(shí)，閘閥CV值的測(cè)算就無(wú)法選用加工工藝給的規(guī)定壓力降ΔP來(lái)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(shuō)，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(cè)算CV值得話，會(huì)促使ΔP增大，造成CV測(cè)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(jiàn)到的。因而，針對(duì)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(duì)不能縮小液體，當(dāng)流體節(jié)流閥時(shí)，流動(dòng)速度擴(kuò)大，工作壓力減少，較大流動(dòng)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(méi)馬上擴(kuò)張，反而是再次變小，因而，較大流動(dòng)速度并沒(méi)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(dòng)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(guò)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(guò)調(diào)壓閥后，通過(guò)節(jié)流閥，工作壓力會(huì)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(huì)再提升了。那樣就發(fā)生了堵塞流。
針對(duì)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(cè)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(kāi)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(dòng)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(dòng)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(guò)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(guò)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(cè)算CV值時(shí)，直達(dá)單閥角式截止閥的流開(kāi)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(duì)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(huì)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(cè)算，獲得合理的CV值。
下邊再返回文中開(kāi)始的那一個(gè)案例，依據(jù)以上剖析，小編再次測(cè)算了這臺(tái)閘閥的CV值，在其中CV值測(cè)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(cè)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(cè)算出的CV值＝10.3，最后閘閥型號(hào)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(shuō)，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(wú)論加工工藝得出的P2多小，帶到開(kāi)展CV值測(cè)算的ΔP都不會(huì)再轉(zhuǎn)變，都相當(dāng)于0.985MPa，那樣才可以測(cè)算出恰當(dāng)?shù)拈l閥CV值，開(kāi)展恰當(dāng)或是文中開(kāi)始的那一個(gè)案例，的閘閥型號(hào)選擇。
根據(jù)下表1，可以更為清晰的看見(jiàn)這臺(tái)閘閥在以前八十年代并沒(méi)有開(kāi)展堵塞流分辨，選用基本優(yōu)化算法而造成閘閥型號(hào)選擇規(guī)格過(guò)小的問(wèn)題。

4 閃蒸和汽蝕工作狀況
針對(duì)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(lái)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(huì)產(chǎn)生改變，液態(tài)會(huì)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(huì)產(chǎn)生改變，液態(tài)會(huì)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(guò)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(kāi)的整個(gè)過(guò)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(cè)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(kāi)展ΔPcr的測(cè)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(kāi)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(tái)閃蒸閥。
4.1 閃蒸工作狀況
閃蒸工況很有可能沒(méi)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(lái)等?？墒轻槍?duì)調(diào)壓閥而言，閃蒸會(huì)對(duì)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(dòng)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(duì)會(huì)產(chǎn)生閃蒸工作狀況的閘閥型號(hào)選擇而言，由于閃蒸沒(méi)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(lái)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(duì)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(zhǎng)。
（3）減少?zèng)_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(dòng)速度，進(jìn)而減少?zèng)_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(guò)程，而當(dāng)汽體變回液態(tài)時(shí)，因?yàn)槠萘验_(kāi)而釋放出來(lái)很多的動(dòng)能，噪音、震動(dòng)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(huì)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(guò)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(jí)別降血壓的方法，使調(diào)壓閥的壓力降分成多少級(jí)，而每級(jí)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(méi)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(dòng)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(yǔ)
在工程技術(shù)中，設(shè)計(jì)方案員工在開(kāi)展液態(tài)操縱閥閥門CV值測(cè)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(cè)算過(guò)小，造成的閘閥型號(hào)選擇過(guò)小問(wèn)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(duì)策，挑選準(zhǔn)確的閘閥種類，增加閘閥的使用期限。
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