作 者： 宋俊紅
摘 要： 廣州市石油化工設(shè)備總公司乙烯廠丁二烯設(shè)備流量調(diào)節(jié)閥FV-1121在短期內(nèi)的運(yùn)作期內(nèi)，不斷發(fā)生閥心、高壓閘閥、閥座毀壞狀況。根據(jù)對(duì)調(diào)節(jié)閥門(mén)毀壞狀況、加工工藝標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展剖析，并計(jì)算調(diào)節(jié)閥門(mén)型號(hào)選擇測(cè)算材料，確定是汽蝕而致。依據(jù)實(shí)際情況，明確提出了用加限流孔板的辦法來(lái)處理此問(wèn)題。

廣州市石油化工設(shè)備總公司乙烯廠（原廣州市丁二烯股份有限公司）丁二烯設(shè)備是引入國(guó)外BAGER企業(yè)技術(shù)性的智能化丁二烯設(shè)備。1997年8月加料試運(yùn)行期內(nèi)，加工工藝體現(xiàn) FV-1121量提不起來(lái)上來(lái)。運(yùn)作約170h，因?yàn)殚y心掉下來(lái)，開(kāi)展解散，查驗(yàn)發(fā)覺(jué)閥心、高壓閘閥、閥稈均毀壞十分比較嚴(yán)重，拆換配件后，運(yùn)作不上100h，發(fā)覺(jué)一樣毀壞狀況，以致系統(tǒng)軟件沒(méi)法投入使用，設(shè)備生產(chǎn)制造沒(méi)法平穩(wěn)。為了更好地徹底解決這個(gè)問(wèn)題，對(duì)調(diào)節(jié)閥門(mén)毀壞狀況、加工工藝標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展剖析，并計(jì)算調(diào)節(jié)閥門(mén)型號(hào)選擇測(cè)算材料，確定是汽蝕而致。大家依據(jù)實(shí)際情況，選用加限流孔板減少閥前后左右氣體壓力，上升閥后負(fù)擔(dān)的方法開(kāi)展體系更新改造。改造后，實(shí)際效果十分顯著，復(fù)工加料大半年多，未看到其他問(wèn)題。文中就FV-1121調(diào)節(jié)閥門(mén)的汽蝕與解決剖析匯總，開(kāi)誠(chéng)布公，供設(shè)計(jì)方案運(yùn)作參考。

1 FV-1121調(diào)節(jié)閥門(mén)加工工藝情況及型號(hào)選擇設(shè)計(jì)方案

1.1 步驟介紹

生產(chǎn)流程如下圖1所顯示。FV-1121是鄰二甲苯流量調(diào)節(jié)閥，MS-201是乙苯回收利用塔上罐，罐里分為汽相和高效液相，主要是鄰二甲苯的蒸氣。提取出來(lái)的溶液從出入口管道接去PP<?xml:namespace prefix = st1 />-103A/S反映入料泵，流回由流量監(jiān)控，反映入料泵的流量監(jiān)控由TT-102的水位控制器設(shè)置。

1.2 加工工藝（設(shè)計(jì)方案）標(biāo)準(zhǔn)

物質(zhì)：鄰二甲苯液，相對(duì)密度：879kg/m³；
總流量：較大27.1m³/h，正常的24.6m³/h，最少12.3m³/h；
上下游壓力：2323kPa；
中下游壓力：較大1243kPa，正常的1230kPa，最少1167kPa；
工作溫度：185℃；
腐蝕：無(wú)；
黏度：9×10^-4Pa·s；
設(shè)計(jì)方案測(cè)算：C_V=7.869。

BAGER企業(yè)采用的NELES 企業(yè)的G130JHC32EBQBJ型2寸柱塞泵單閥閥。具體C_V=31。油路板材料為WCB（碳素鋼），閥主件構(gòu)質(zhì)均為17-4PH（高韌性碳素鋼）。從控制閥的CV挑選，材料看來(lái)，是無(wú)可置疑的。

2 毀壞根本原因

2.1 毀壞狀況

FV-1121調(diào)節(jié)閥門(mén)二次毀壞狀況如下圖2所顯示，毀壞一部分包含閥心、高壓閘閥、閥座。從下圖可以看得出，閥心靠下就毀壞十分比較嚴(yán)重，使閥心成“蘑菇狀”，毀壞表面光潔、勻稱，好像在數(shù)控車(chē)床快速鉆削而成。高壓閘閥毀壞也十分比較嚴(yán)重，高壓閘閥上方，毀壞成120度，損壞表層十分粗糟。調(diào)節(jié)閥門(mén)主件原材料為17-4PH高韌性碳素鋼，抗壓強(qiáng)度是比較好的，鄰二甲苯液無(wú)腐蝕，從控制閥的破壞速率、構(gòu)件及水平看來(lái)，只有用汽蝕表述。

2.2 “汽蝕”造成的緣故

大家都知道，當(dāng)液體穿過(guò)節(jié)流閥的斷面時(shí)，液體為了更好地維持相對(duì)性的平穩(wěn)，依據(jù)怕勤奮方程式，在節(jié)流閥橫截面的上下游側(cè)，工作壓力縮小，流動(dòng)速度擴(kuò)大，到靜縮小口點(diǎn)，流動(dòng)速度較大，工作壓力最少，在中下游側(cè)，液態(tài)越避開(kāi)此橫截面，則流動(dòng)速度相對(duì)性降低，工作壓力相對(duì)應(yīng)提升，但中下游工作壓力不容易相當(dāng)于上下游工作壓力。這一壓力差是液體穿過(guò)節(jié)流閥橫截面時(shí)損害的動(dòng)能。在靜縮小口點(diǎn)，假如液體負(fù)壓低于液體蒸氣工作壓力（p₁<p_v）時(shí)，液體造成氣化。當(dāng)中下游工作壓力又超過(guò)蒸氣工作壓力（p₂>p_v）時(shí)，則會(huì)造成“汽蝕”狀況。由于當(dāng)工作壓力相當(dāng)于蒸氣工作壓力時(shí)，液體逐漸造成氣泡，伴隨著工作壓力降低，氣泡愈來(lái)愈多，而當(dāng)工作壓力升高，高于或等于蒸氣工作壓力時(shí)，氣泡裂開(kāi)，釋放出來(lái)很多動(dòng)能，造成很大的撞擊力，此沖擊力達(dá)到上百M(fèi)pa，進(jìn)而對(duì)接觸面積造成很大的撞擊力。假如這一節(jié)流閥橫截面是調(diào)節(jié)閥門(mén)，則在液體出入口側(cè)閥心、高壓閘閥受到損傷、損壞，此撞擊力根據(jù)閥心傳入閥稈，導(dǎo)致絲口毀壞、拋光。因?yàn)樵谡{(diào)節(jié)閥門(mén)內(nèi)形成了很多氣泡，因此原設(shè)計(jì)方案估算的C_V值不可以達(dá)到加工工藝需要的商品流通工作能力。怪不得乎加工工藝覺(jué)得該調(diào)節(jié)閥門(mén)型號(hào)選擇過(guò)小，導(dǎo)致之后在全開(kāi)時(shí)也達(dá)到不了總流量的必須。

2.3 調(diào)節(jié)閥門(mén)“汽蝕”的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算

為了更好地進(jìn)一步明確“汽蝕”，大家對(duì)調(diào)節(jié)閥門(mén)“汽蝕”標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展計(jì)算。造成“汽蝕”的前提是：Δp>Δp_T，且p₂>p_v。

（1）

式中 Δp--調(diào)節(jié)閥門(mén)通道與出入口氣體壓力；
Δp_T--調(diào)節(jié)閥門(mén)（考慮到汽蝕）容許較大的氣體壓力；
p_c--臨界壓力；
p_v--蒸氣工作壓力。

參量F_L在于調(diào)節(jié)閥門(mén)型號(hào)規(guī)格，因?yàn)?SPAN lang=EN-US>FV-1121是采用氣開(kāi)、柱塞泵式調(diào)節(jié)閥門(mén)，查詢表得知F_L=0.9，依據(jù)設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)算，在多種工作狀況情況下調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)啟度，閥前后左右工作壓力如表1所列。

表1 調(diào)節(jié)閥門(mén)技術(shù)性數(shù)據(jù)信息

注：臨界壓力p_c=4895kPa

從表1中由此可見(jiàn)，Δp≈Δp_T，p₂≈p_v閥處在產(chǎn)生汽蝕的臨界阻尼，表明加工工藝標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定時(shí)，不容易產(chǎn)生汽蝕，若加工工藝標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生起伏，就會(huì)有也許產(chǎn)生汽蝕。

基礎(chǔ)理論測(cè)算進(jìn)一步確定，FV-1121毀壞的因素便是“汽蝕”。

3 處理“汽蝕”計(jì)劃方案挑選

依據(jù)“汽蝕”造成的緣故以及危害，處理汽蝕的方式有四種：

1）改成抗汽蝕型HSC套筒規(guī)格單座調(diào)節(jié)閥。
2）串連兩部調(diào)節(jié)閥門(mén)，由兩部調(diào)節(jié)閥門(mén)分擔(dān)氣體壓力，降低閥心、高壓閘閥的氣體壓力。
3）調(diào)節(jié)閥門(mén)串連限流孔板，從而分壓電路，一樣可以降低閥前后左右氣體壓力。
4）采用高韌性、超耐磨構(gòu)質(zhì)的閥心、高壓閘閥。

依據(jù)實(shí)際情況大家覺(jué)得：

1）所采用調(diào)節(jié)閥門(mén)的C_V值比測(cè)算C_V值能大很多，調(diào)節(jié)閥門(mén)容量比較大。
2）加工工藝標(biāo)準(zhǔn)還有許多不確定因素，采用抗“汽蝕”調(diào)節(jié)閥門(mén)或串連調(diào)節(jié)閥門(mén)，標(biāo)準(zhǔn)不確立，片面性比較大。
3）從合理性、操作靈活性考慮到。

根據(jù)以上考慮到，大家采用限流孔板減少壓差計(jì)劃方案充分考慮避免“汽蝕”，先要防止氣化，將限流孔板接至閥后，把全部調(diào)節(jié)閥門(mén)中下游工作壓力提升，這更加有益。

4 限流孔板測(cè)算

4.1 限流孔板測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)的明確

考慮到標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)限流孔板分擔(dān)工作壓力后，使調(diào)節(jié)閥門(mén)各工作狀況的開(kāi)啟度仍在通常的范疇內(nèi)--20%~85%。調(diào)節(jié)閥門(mén)FV-1121總流量特征為等百分?jǐn)?shù)，依據(jù)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)啟度公式計(jì)算

（2）

式中q_v--總流量，m³/h；
Δp--調(diào)節(jié)閥門(mén)前后左右壓力差，MPa；
d_ρ--物質(zhì)相對(duì)性[品質(zhì)]相對(duì)密度，即0.879；
C--調(diào)節(jié)閥門(mén)商品流通工作能力（FV-1121 C=31/1.17）。

設(shè)q_vmax=27.1m³/h時(shí)，調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)啟度為85%；
由于設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)所給p₁，p₂為具體閥前后左右工作壓力，取S=1；
則調(diào)節(jié)閥門(mén)相匹配氣體壓力Δp=0.28MPa=280kPa；
原設(shè)計(jì)方案氣體壓力中，扣減調(diào)節(jié)閥門(mén)氣體壓力，即是限流孔板分擔(dān)的氣體壓力，即1080-280=800kPa。

4.2 限流孔板設(shè)計(jì)方案

依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式定律d=1.049
式中q_v--總流量，即27.1×879kg/h；
δp--填料前后左右壓力降（永久工作壓力損害），即800kPa；
ρ--物質(zhì)相對(duì)密度，879kg/m³。
帶到測(cè)算，得d=18mm

4.3 計(jì)算

1）帶到經(jīng)驗(yàn)公式定律，加限流孔板后，各工作狀況情況下永久壓力降δp

q_vmax=27.1m³/h δp=800kPa
q_vnor=24.6m³/h δp=614kPa
q_vmin=12.3m³/h δp=153kPa

2）加限流孔板后調(diào)節(jié)閥門(mén)上中下游壓差Δp″及中下游工作壓力p₂″見(jiàn)表2。

可以看出，加限流孔板后，在各工作狀況情況下，均有Δp″<<Δp_T p₂″>>p_v
理論上，加限流孔板，合理的擺脫了“汽蝕”的造成。

4.4 考評(píng)

FV-1121調(diào)節(jié)閥門(mén)加限流孔板更新改造是1999年7月丁二烯復(fù)工維修時(shí)執(zhí)行的，工程費(fèi)用200元，限流孔板裝在調(diào)節(jié)閥門(mén)中下游前法蘭盤(pán)上。10月份復(fù)工駕車(chē)時(shí)投入使用，實(shí)際效果顯著，系統(tǒng)軟件運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)節(jié)閥門(mén)總流量正常的，運(yùn)作一年多，未發(fā)覺(jué)汽蝕狀況，FV-1121操縱基本上穩(wěn)定。

表2 加限流孔板后調(diào)節(jié)閥門(mén)的工藝數(shù)據(jù)信息

5 結(jié)果

根據(jù)對(duì)丁二烯設(shè)備鄰二甲苯調(diào)節(jié)閥門(mén)FV-1121汽蝕的剖析及解決，有以下幾個(gè)方面感受：

1）調(diào)節(jié)閥門(mén)汽蝕狀況易出現(xiàn)在調(diào)節(jié)閥門(mén)前后左右壓力差比較大，且調(diào)節(jié)閥門(mén)壓力較為貼近蒸氣工作壓力p_v的狀況。
2）汽蝕對(duì)調(diào)節(jié)閥門(mén)毀壞非常大，數(shù)日內(nèi)就可以使控制閥閥心，高壓閘閥毀壞而不能修補(bǔ)。
3）在一定情況下，加限流孔板是處理汽蝕的非常簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法，尤其在加工工藝標(biāo)準(zhǔn)不準(zhǔn)確狀況下。
4）選用限流孔板處理汽蝕的估算程序流程。

a）依據(jù)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)啟度，明確限流孔板的氣體壓力。
b）依據(jù)氣體壓力，測(cè)算限流孔板的規(guī)格。
c）復(fù)算各工作狀況標(biāo)準(zhǔn)下閥的開(kāi)啟度是不是做到造成汽蝕的標(biāo)準(zhǔn)。

5）限流孔板分擔(dān)的氣體壓力，與總流量平方米正相關(guān)，采用時(shí)理應(yīng)需注意。

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