隨著工藝的進步和技術(shù)的不斷革新,高壓閥門在各行各業(yè)中應(yīng)用的越來越廣泛。高壓閥門的應(yīng)用,一般也是高壓差的應(yīng)用。我們知道,從高壓到低壓的過程中,常伴隨著汽蝕的發(fā)生,為了降低或消除汽蝕,各個閥門廠家采用了各種不同的技術(shù),但是從原理上看,相當(dāng)多的廠家采用了多級降壓這種方式。多級降壓的原理,閥門入口壓力,閥門出口壓力,液體的飽和蒸汽壓。如果沒有多級降壓,當(dāng)流體通過閥座時,流速最快,壓力最低,當(dāng)壓力低時,閥門內(nèi)的流體就會發(fā)生汽蝕。如果采用多級降壓技術(shù),在每一級壓力都下降一些,然后壓力回復(fù),這樣到最后一級的時候,壓力下降的最低點依然很大值時,這樣汽蝕都不會發(fā)生。
采用多級降壓技術(shù),從理論上,流體流過閥內(nèi)件,有兩種方式。一直是徑向流,我們稱作徑向多級降壓;一種是軸向流,我們稱作軸向多級降壓?,F(xiàn)在讓我們看看這兩種流向的多級降壓結(jié)構(gòu)。
一,徑向多級降壓
所示徑向流的多級降壓結(jié)構(gòu),在理論上的每級壓力降。
當(dāng)閥門向下關(guān)閉,上面的流路會被閥芯遮擋,有效流通面積將會減小,最后一級的流出速度會加快,壓力降會加大;隨著閥門的向下逐漸關(guān)閉,壓力逐漸減小。
當(dāng)閥門關(guān)閉到一定開度,有效流通面積進一步減小,此時,最后一級的流速增大,出口流體的壓力低于一定的值并在離開出口后迅速回復(fù)到一定的值以上。這個過程中,汽蝕產(chǎn)生并消失。 由于流體的流向是徑向從外向內(nèi)流動,大部分汽蝕會在液體中心匯聚并對沖,但是還是有一部分對閥內(nèi)件會產(chǎn)生影響,這個過程伴隨著震動和噪聲產(chǎn)生。
另外,徑向多級降壓在小開度的時候,間隙流會對控制效果和控制穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。
二,軸向多級降壓
軸向多級降壓,采用固定面積或可變面積的處理方式,在閥芯和其閥內(nèi)件中形成2個或多個級,從而實現(xiàn)流體的多個收縮-擴張過程,達到分級降壓的效果。
這種軸向流設(shè)計,滿足了多級降壓的要求,設(shè)計上的差異在于滿足多級降壓的前提下,更多的考慮介質(zhì)的沖蝕及顆粒物的影響以及高頻振動對結(jié)構(gòu)的影響等。采用這種方式的閥門,一般都采用角閥這種型式,典型的代表閥門是梅索尼蘭的LincolnLog 78400/18400系列,不但能做角閥,而且還有直通閥型。
另外,還有一種軸向多級降壓方式,
這種是采用軸向堆棧式的方式,適用于純凈的氣體和液體。因為堆棧式結(jié)構(gòu)需要較多的機加工等,成本較高,而且使用范圍較窄。
總結(jié)
綜上所述,高壓流體徑向多級降壓技術(shù)有一些應(yīng)用限制,比如閥門小開度不適用,或是含雜質(zhì)流體不適用等。軸向多級降壓技術(shù)相對比較完善,適用性更廣泛,是一直比較好的多級降壓方式,也是大多數(shù)用戶采用的方式。實際應(yīng)用中,因為涉及的介質(zhì)和工況有很大區(qū)別,我們應(yīng)該針對不同應(yīng)用具體分析,實現(xiàn)最優(yōu)的流體控制。