减压阀前后的压力变化分析

减压阀前后的压力变化 减压阀前后的压力 减压阀压力 减压阀阀后压力 减压阀压力变化
之前介绍黄铜带表消声减压阀使用注意事项，现在介绍减压阀前后的压力变化分析图1是液体通过调节阀调节窗口（节流孔）的各点的压力变化曲线减压阀是一种自动降低管路工作压力的专门装配，它可；1、减压阀的开度与机能的关系；减压阀工作过程中,作为节省启闭件的主阀瓣开度是转；一个要求有不变流量的系统,在介质流经减压阀时,减压阀是一种自动降低管路工作压力的专门装配，它可将阀前管路较高的压力削减至阀后管路所需的水平。按工作事理分，减压阀可分为先导式、直动式、定值器减压阀等几种类型。减压阀的工作事理是经由过程改变阀门节省启闭件的开度,使经由过程阀门密封面的介质流速提高,将介质的部门势能转换成动能,从而使经由过程减压阀后的介质压力降低。提高了流速的介质,在管道中活动时会碰着更大的沿程阻力,介质的部门动能又转换成热能扩散到管道和情况中。减压阀13公斤压力变为5公斤压力，当减压阀打开之后，减压阀后面的压力表开始是显示5公斤，可是过了一段时间之后发现压力表压力慢慢升高，一直显示为12到13公斤压力


假设阀门前后的管径相同，液体在调节阀窗口前、后的相当长的距离内，液体一直处于稳定流动，同时不考虑液体的位能及节流前后的温度变化，则根据连续性的方程，u1=U2。
Pl、p3——入口压力及出口压力
P2——小截面处（调节阀窗口）压力
U1、u2——入口流速及出口流量


减压阀前后的压力变化分析从图1中看出，当液体通过调节阀窗口时可能有三种工况：
（1）液体通过调节阀窗口时，因液体流速增大，造成压力降低，如图1中的曲线I所示。但P2大于当时液体温度下的相应的饱和压力，在这种工况下，液体通过调节窗口后不会发生汽蚀和闪蒸现象。
（2）当液体通过调节窗口时，液体的压力小于或等于当时液体温度下的相应的饱和压力，如图1中曲线Ⅱ所示。根据汽蚀理论的研究，此时在金属表面某处形成一个稳定的汽蚀区，汽泡在金属表面的不断形成和增长，同时随着流体下移压力回升（即速度能转变为压力能），当该处的液体压力大于当时液体温度下的饱和压力时，则汽泡破裂（凝聚），而汽蚀正是由于这些汽泡的反复破裂所引起的。当汽泡破裂时，周围液体即迅速地填充破裂汽泡的空间，冲入的流体形成高速而冲击金属表面[2]。据美国某研究所测得汽蚀汽泡中心部位的压力高达2.0×103MPa，由于汽泡破裂产生的冲击金属表面，好似微小的高强度锤子反复锤击金属表面，导致表面疲劳。同时，汽泡破裂产生的局部温度也可能达至摄氏几千度，这种高温“过热点”在金属表面的累积，引起金属表面撕裂，出现蜂窝状的凹坑，并逐步深入金属本体，脱落下来的小块像饱含气孔的焦炭一样，很容易辨认。
因大部分汽蚀汽泡远离金属表面，汽泡破裂产生的冲击波对金属表面的损坏不大，只有在金属表面产生和增长的汽泡又同时在金属表面破裂或者在接近金属表面破裂，产生的冲击波才会造成设备损坏。
（3）当液体通过调节窗口时，液体的压力降低于当时液体温度下相应的饱和压力，而且阀门后的出口压力仍然低于相应的饱和压力，所以液体通过调节阀窗口后，部分液体即发生汽化，产生两相流，汽泡有时合并、破裂和产生蒸汽，这种过程为闪蒸，如图1中曲线Ⅲ所示。受闪蒸破坏的金属表面没有蜂窝状的凹坑，而是大块剥落，很易区别。



减压阀安装不规范时，常见的弊病是将减压阀安装在易振动或易受冲击的部位，或减压阀前后未安装压力表，或减压阀前后采用同管径的管道等。减压阀安装处于易振动或易受冲击会使减压阀前后压力不稳定，减压值也随之发生波动变化，不仅影响设备的使用寿命，也影响减压的稳定性。减压阀前后未安装压力表时不便于调试掌握压力大小数值，也难以了解减压阀的工作情况。减压阀前后管径一样大时，减压效果不显著，而且增大了减压后的压力损失。减压阀后采用比减压阀公称直径大1～2级的管径，是为了减少减压后管道系统的压力损失，有利于系统压力稳定。
减压阀在其调压范围内能自动调节其前后的压力，安装时应做到以下几点：
（1）减压阀组不应设置在靠近移动设备或容易受冲击的部位，而应设置在振动小、空旷和便于检修的部位。
（2）减压阀组应安装在离地面1.2m左右的墙面上，如安装在离地3m左右的高处，应设固定的操作平台。
（3）蒸汽系统的减压阀组前，一般应设疏水阀；压缩空气系统的减压阀组前，一般应装有油水分离器。如系统中介质带有渣物时，应在阀组前装设过滤器。
（4）减压阀组前后均应装置压力表，以方便调整；减压阀组后方应装溢流阀（安全阀），当减压阀失灵超压时，能起泄压和报警作用，保证压力稳定。
（5）减压阀阀体应垂直安装在水平管路上，并使介质流向同阀体上的箭头方向一致，且勿装反。减压阀两边应安装切断阀门（采用法兰截止阀），以便于减压阀的检修和更换。
（6）一般减压阀前的管径等于或大于减压阀的公称直径；但减压阀后的管径应比减压阀的公称直径大1～2级。减压阀应装设旁通管，旁通管是检修或更换减压阀时的临时通道，可允许代替减压阀工作。此外，蒸汽系统启运时，可用它排除凝结水和污物，以防减压阀磨损和堵塞。
（7）波纹管式减压阀用于蒸汽或水等介质时，波纹管应朝下安装；用于空气时，需将波纹管式减压阀门反向安装，即调节螺钉和波纹管朝向上方。
（8）减压阀安装完后，应根据使用压力进行调试，并做出调试后标志。对弹簧式减压阀调整时，先将减压阀两边截止阀及旁通阀关闭，再将减压阀上手轮旋紧；下手轮旋开，使弹簧放松，从注水小孔处把水注满，以防蒸汽将活塞的橡胶环损坏。打开减压阀前的截止阀，旋松上手轮，缓慢地旋紧下手轮，以压紧弹簧，使阀盘上升，注意观察阀后的压力表，并调节安全阀，使之达到要求数值。用锁紧螺母锁紧下手轮（也可卸除下手轮），后打开减压阀后的截止阀，即投入正常运行。
（9）减压器的安装形式如图4-1所示。



图4-1 减压阀的安装a）旁通管立式安装 b）旁通管水平安装 c）旁通管水平安装

2.减压阀前后的压力变化分析防止汽蚀或闪蒸破坏可采取的措施
2.1 采用多级节流
由于化工生产中高压调节阀通常要承受较大的压降，如氨合成塔操作压力高达32 MPa，希望能在0～32MPa的压力之间工作而不发生汽蚀破坏和不产生泄漏，这对于单级节流的调节阀来说是极其困难的，由图2的曲线I可见，单级节流的调节阀的压力变化曲线的谷底，通常会低于液体在该温度下的汽化压力，因此汽蚀难以避免。


上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,水减压阀而采用多级节流后，其总压降虽然大于单级节后的压降，但每一级调节压降较小，如图2中的曲线Ⅱ所示，即把压降分配在几个串联的调节阀上，因而就可避免使调节阀产生汽蚀破坏。
减压阀是一种自动降低管路工作压力的专门装配，它可将阀前管路较高的压力削减至阀后管路所需的水平。按工作事理分，减压阀可分为先导式、直动式、定值器减压阀等几种类型。减压阀的工作事理是经由过程改变阀门节省启闭件的开度,使经由过程阀门密封面的介质流速提高,将介质的部门势能转换成动能,从而使经由过程减压阀后的介质压力降低。提高了流速的介质,在管道中活动时会碰着更大的沿程阻力,介质的部门动能又转换成热能扩散到管道和情况中。 1、减压阀的开度与机能的关系 
减压阀工作过程中,作为节省启闭件的主阀瓣开度是转变的。阀瓣开度的转变,不单可以经由过程节省改变介质的压力,并且可以保证系统所需要的流量不变地经由过程减压阀。凡是选定的减压阀许可经由过程的大流量应大于系统需要的大流量,在减压阀后安装一个节省阀或截止阀用于调控系统的流量。 


一个要求有不变流量的系统,在介质流经减压阀时,介质的压力将降低,而流量不会发生转变。若是流经某减压阀的流量不变,那么该减压阀的开度与减压阀的进出口压差成反比。减压阀的进出口压差越大,开度越小,介质经过减压阀的流速越大。减压阀的进出口压差越小,开度越大,介质经过减压阀的流速越小。若是流经减压阀的流量发生转变,那么减压阀的开度将与流量的转变成正比,流量越大,减压阀的开度越大,流量越小,减压阀的开度越小。 
减压阀的进口压力是由系统工况抉择的,出口压力直接管到减压阀调节装配的节制。若是一个减压阀的调节装配设定了某一数值的阀后压力,那么该减压阀的出口压力将在这个设定的数值四周作小规模(ΔPc)波动,此时进口压力的转变%Pj对出口压力的转变%Pc的影响,以及减压阀的流量的转变ΔQ对ΔPc的影响,是反映该减压阀机能的主要指标,在必然的规模内,ΔPj对ΔPc的影响越小越好,同样ΔQ对ΔPc的影响也是越小越好。 
2、实例分析：



以工作介质为氮气的DN50mm活塞式减压阀为例,分析不合工况下减压阀的机能。 经由过程对减压阀调节螺钉的调整,使减压阀进口压力Pj=5.25MPa,出口压力Pc=3.15MPa,锁定减压阀调节螺钉。现实操作傍边,在减压阀后要安装一台节省阀(或截止阀),用以节制流经减压阀的流量,现假设该节省阀在调节到必然流量后被锁定。出口为常压,可以理解为Pc=0.1MPa,远小于该减压阀调节螺钉所设定的出口压力3.15MPa,故该减压阀是处于全开状况。此时的减压阀已经失调节功能,其阀前阀后的压差达到该流量下的小值,介质的流速也达到该流量下的小值。此时进口压力Pj再减小时,经过减压阀的流量也将削减。当减压阀的进口压力Pj增添时,出口压力Pc也随之增添,Pj增添几多,Pc也增添几多,连结压差不变,故介质的流速也不变,其流量也不变,减压阀仍然处于全开状况。当Pc增添到3.15MPa时,将不会继续升高,减压阀恢复调节功能,而此时的Pj继续升高,减压阀的开度将减小,而不会对Pc发生较着影响。 若是工况Ⅰ时,Pj=5.25MPa,Pc=3.15MPa(ΔP=211MPa)时,Pj=3.6MPa,Pc=1.5MPa(ΔP=2.1MPa)。当经由过程调减省压阀后面的节省阀节制经由过程减压阀的流量不异时,工况Ⅰ和工况Ⅱ因为其压差ΔP不异,它们确定的减压阀开度是一样的。 
若是减压阀后面的节省阀调节到必然开度后被锁定,工况Ⅰ的流量要大于工况Ⅱ。同样,工况Ⅰ所确定的减压阀开度要大于工况Ⅱ。必需指出的是,若要达到工况Ⅱ,必需经由过程调减省压阀的调节螺钉,不然该减压阀不成能达到工况Ⅱ的状况。 


若是在Pj=3.6MPa,Pc=1.5MPa(ΔP=2.1MPa)的根本上,维持Pc=1.5MPa,如Pj增添到4.5MPa,减压阀的开度将减小。如Pj削减到2.5MPa,减压阀的开度将增添。这2种情况下的减压阀的流量都是不异的,出口压力Pc=1.5MPa也根基不变。 
若是维持Pc=1.5MPa,温度为常温,减压阀经由过程的流量达到306kg/h。因为减压阀仅减压力不减流量,其流量由阀后的节省阀调控,但必需经由过程试验测出减压阀处于全开状况,流量达到306kg/h时,其小压差ΔP。理论上ΔP≥0.2MPa。此时所需要的小进口压力Pj=Pc+ΔP=1.7MPa。
I—— 单级节流压力降曲线
II— — 多级节流压力降曲线


2.2 选用材料制作
除以上汽蚀或闪蒸现象对阀门的损坏外，由于调节阀在高压差下工作，金属与金属之间的“间隙流动”的冲蚀作用也是不可避免的。故调节阀一般可选用表面硬度高并抗气蚀的材料。理想的抗汽蚀材料应具有坚实的和均匀的细晶粒结构、变形能大、抗拉强度和硬度均很高、加工硬化性能好、疲劳极限和抗腐蚀疲劳极限强度均很高的特性，目前国内外采用4Crl3、钴钨锰钼钒等硬质合金，同时也采用喷涂硬质合金和陶瓷等方法来提高材质的性能，以达到防汽蚀和闪蒸的目的。
2.3 其它方法
还可采用增加阀门窗口后的管道截面；先采用节流孔节流、后装调节阀；需加热的流体的流量调节阀尽量设在加热前等方法，因为液体的温度愈高，就愈易产生汽蚀和闪蒸。以上措施均可有效降低或避免汽蚀或闪蒸破坏。


3.小结
调节阀的破坏形式及原因各有不同，本文仅对调节阀的汽蚀和闪蒸破坏的原因做出分析，并提出防止其破坏的措施和方法。但调节阀并不是通用阀，而是根据具体生产中的调节对象所需要的各种不同的工况参数和工艺要求而设计的，因此设计、制造要求也很高。望本文观点能对其设计、制造有所借鉴，以不断地改善调节阀的使用寿命和泄漏率。与本产品相关论文：波纹管减压阀波纹管材料