浅析汽蚀产生的原因和解决方法

1 概述

    调节阀是石油、化工、电站、长输管线、造纸等流体输送系统中的控制部件，具有调节控制流体的功能。当流体经过调节阀时，具有一定的压差（P₁-P₂），如果阀门上的压差大于zui大允许计算压力降△P_max，那么就会产生闪蒸或汽蚀，也会引起对阀门或相邻管道结构上的损坏。在阀门选型或设计中，考虑避免气蚀现象，成为延长阀门使用寿命的一种方法。

    2 气蚀现象产生的原因

    当流体介质经过阀座口的zui大缩颈处，为了维持流体稳定地流过阀门，流速此时是zui大的。流速增加即动能增加伴随着缩流断面处压力即势能的降低。再往下游，流体进入更大的区域，流速降低，压力增大。虽然阀门有一定的恢复特性，但下游压力不会恢复到与阀门上游相等的压力，阀门两边产生了压差△P，即流体经过阀门的能耗。此压差与汽蚀产生的有关。

    如果缩流断面处的压力降到液体的蒸汽压力以下，在流体中就会形成气泡；随着缩流断面处的压力进一步降低，气泡就会大量形成。如果流体在阀门的出口压力没有恢复到液体的蒸汽压力Pv，气泡将保持在阀门的下游，对阀芯会产生严重的冲刷破坏，zui严重的地方是在流速zui高处，通常在阀芯和阀座环的接触线上。如果下游压力恢复到高于液体的蒸汽压力，气泡会破裂，从而产生汽蚀留下一个类似于煤渣的粗糙表面。

    3 汽蚀的危害

    蒸汽气泡破裂释放出能量，并产生噪音。如果气泡在接近阀门内表面处破裂，释放的能量会撕裂材料，使材料表面受到损坏，机械性能降低，短期可将阀芯摧毁。

    4 汽蚀工况阀门选型

    4.1 通过控制压力降来消除汽蚀从而防止破坏

    如果控制阀门的压力降不低于蒸汽压力，那么蒸汽气泡就不会形成，没有蒸汽泡的破裂，就不会产生汽蚀。为了控制压力降，消除汽蚀，通常采用多级降压阀芯。把通过阀门的压力降分解成多个较小的压力降，而且保证每一个较小的压力降都确保其缩流断面处的压力大于蒸汽压力。如德国LDM公司生产的多级减压阀芯。 多级减压技术使减压效果更明显突出，每级减压zui大可达到5Mpa，通过控制压力降来消除汽蚀。

    4.2 减小或隔离汽蚀的破坏

    把汽蚀和阀体表面隔离开来，并硬化会受到汽蚀冲击的表面。硬化一般在阀芯上面堆焊一种耐磨材料，提高阀芯表面的硬度。

    4.3 改变工艺系统以防止汽蚀产生

    把阀后压力P2升高，使缩流断面处的压力不会降到蒸汽压力以下，阀门不再会阻塞，汽蚀就可以避免了。方法是：把阀门移动到下游处有较高静压的位置；增加一个限流孔板。