SMC電磁閥早失效原因及其消除

    SMC電磁閥早失效原因及其消除
    SMC電磁閥閥體兩部分組成，其結(jié)構(gòu)形式和工作原理所示。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由氣室、膜片、推力盤、彈簧、推桿、調(diào)節(jié)螺母等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動(dòng)裝置，根據(jù)壓力信號(hào)的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，通過推桿帶動(dòng)閥桿產(chǎn)生相應(yīng)的位移，從而帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥芯動(dòng)作，改變閥的開度。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和反作用兩種形式。當(dāng)信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向下動(dòng)作的叫正作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)；信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向上動(dòng)作的叫反作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
    閥體部分主要由閥門位置尺、閥桿、閥芯、閥座、填充字母、閥體、閥蓋和閥體等組成，閥體與介質(zhì)直接接觸，閥芯的作用改變了閥體的切斷面積，達(dá)到調(diào)節(jié)功能。氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行、運(yùn)行穩(wěn)定、輸出推力大、本質(zhì)防爆、廉、維修方便等，在化工、石油、冶金等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。它接收調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)送的控制信號(hào)，根據(jù)信號(hào)要求準(zhǔn)確地工作，改變調(diào)節(jié)參數(shù)，并將調(diào)整參數(shù)控制在所需范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)過程的自動(dòng)化。在現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)節(jié)閥直接控制過程介質(zhì)，特別是高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、有毒、有害、易燃、易爆、滲透、易結(jié)晶、高粘度等介質(zhì)，如果選用不當(dāng)或使用不當(dāng)，往往會(huì)給過程的自動(dòng)化帶來困難，導(dǎo)致調(diào)節(jié)質(zhì)量下降，甚至造成嚴(yán)重的事故。因此，正確選擇、安裝和維護(hù)控制閥是非常重要的。
    閥體部分主要由閥門位置尺、閥桿、閥芯、閥座、填充字母、閥體、閥蓋和閥體等組成，閥體與介質(zhì)直接接觸，閥芯的作用改變了閥體的切斷面積，達(dá)到調(diào)節(jié)功能。氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行、運(yùn)行穩(wěn)定、輸出推力大、本質(zhì)防爆、廉、維修方便等，在化工、石油、冶金等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。它接收調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)送的控制信號(hào)，根據(jù)信號(hào)要求準(zhǔn)確地工作，改變調(diào)節(jié)參數(shù)，并將調(diào)整參數(shù)控制在所需范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)過程的自動(dòng)化。
    這種現(xiàn)象對(duì)任何控制閥的綜合討論都具有重要意義，因?yàn)檫@種現(xiàn)象會(huì)影響閥門尺寸的計(jì)算方法，可能會(huì)引起噪聲和振動(dòng)，并且會(huì)影響閥門的性能。Y縮短了閥門部件和相鄰下游管道的使用壽命，雖然氣蝕和閃蒸的定義有相似之處，但也有重要區(qū)別。
    1?？栈烷W蒸的定義和條件
    氣蝕是一種兩級(jí)現(xiàn)象。階段是液體中形成空腔（氣泡）。階段是這些空穴被擠壓和破裂，以恢復(fù)到完全液體狀態(tài)?？昭ǖ囊恍┒x僅限于空穴的形成，但從控制閥的角度來看，這似乎是一個(gè)不切實(shí)際的定義。因?yàn)榭昭ǖ挠绊懞痛蠖鄶?shù)空穴現(xiàn)象是直接的。Y與空腔破裂有關(guān)，而不是形成空腔。
    閃蒸是在氣蝕的階段形成氣泡（空穴），持續(xù)到通常破裂的下游。這一過程稱為閃蒸，通過討論孔板（孔板可以模擬為具有一定開度的調(diào)節(jié)器）的工作情況來說明這一問題，如圖1所示，當(dāng)壓力為p1的液體流過節(jié)流孔時(shí)，流速突然增大，靜壓急劇下降。當(dāng)孔后壓力p2達(dá)到或于液體的飽和蒸氣壓時(shí)，部分液體氣化形成氣液兩相共存現(xiàn)象?？栈l(fā)生在液體中，這是空化的階段。從孔板的下游開始，流體摩擦導(dǎo)致流體減速。因此，流體的橫截面和壓力增加。速度和壓頭之間的反向能量轉(zhuǎn)換被稱為“壓力恢復(fù)”。由于在壓力升高的下游不能存在由凝結(jié)點(diǎn)處的蒸汽壓力降而形成的氣泡，它們將破碎、分解并重新形成液體狀態(tài)。到目前為止，氣蝕過程已經(jīng)完成。如果確實(shí)存在，則Wnstream管道系統(tǒng)壓力正好等于或小于入口蒸汽壓力，繼續(xù)流入下游流體的蒸汽百分比將繼續(xù)增加，流體速度的持續(xù)增加將導(dǎo)致閃蒸而不是氣蝕[1]。
    那么控制閥的腐蝕和閃蒸的條件是什么呢？
    1.1空化
    （1）進(jìn)出口流體必須是所有液體，即控制閥上下游管道附近沒有蒸汽。
    （2）在入口，液體必須是過冷狀態(tài)。顯然，在入口，如果流體是液態(tài)的，并且是飽和的，那么閥門上的任何壓力降都會(huì)導(dǎo)致下游產(chǎn)生蒸汽。
    （3）閥門出口壓力必須為液體蒸汽壓力，可以假定下游位置飽和，且全部處于液體狀態(tài)時(shí)，可能存在氣蝕現(xiàn)象。
    1.2閃光燈
    （1）入口流體必須全部為液體，閥門出口必須有蒸汽，顯然，如果入口有蒸汽，閥門上產(chǎn)生的任何壓差都會(huì)導(dǎo)致額外的蒸汽，要求閥門入口沒有蒸汽，因?yàn)楫?dāng)入口流體含有蒸汽時(shí)，方法F計(jì)算閥門的尺寸非常復(fù)雜。
    （2）入口流體可以是飽和的或過冷的。
    （3）閥門的出口壓力必須等于或于液體的蒸汽壓力。
    2。氣蝕和閃光損傷
    空化破壞發(fā)生在氣泡破裂附近。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣泡破裂時(shí)，壓力高達(dá)689兆帕。有一種理論認(rèn)為，每次氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊波將被發(fā)射到周圍區(qū)域。當(dāng)這些沖擊波發(fā)生在相鄰的固體邊界層時(shí)，它們將產(chǎn)生高度的擠壓和連續(xù)的小沖擊。任何給定的表面增量都會(huì)受到反復(fù)的沖擊，并趨于疲勞，直到達(dá)到疲勞極限，細(xì)金屬層就會(huì)脫落。氣泡在離固體表面足夠遠(yuǎn)的地方破裂，可以假定不會(huì)造成物理損傷，因?yàn)樗鼈兊哪芰勘涣鲃?dòng)的流體吸收。因此，這并不奇怪。在實(shí)際應(yīng)用中，汽蝕損傷往往是閥門內(nèi)部的嚴(yán)重?fù)p傷，汽蝕損傷具有煤渣狀粗糙形狀的獨(dú)特特征，與大多數(shù)其它類型的流動(dòng)損傷有明顯的區(qū)別[2]。
    閃蒸的主要影響是物理損傷。與空化灰渣的粗糙形狀相比，它具有非常光滑的形狀，通?？梢耘c細(xì)的噴砂表面相媲美，其破壞過程與噴砂過程非常相似。就蒸汽液體而言，蒸汽體積往往大于液體體積，使液滴趨向于達(dá)到液滴撞擊面與固體顆粒撞擊面相同。雖然材料的損傷和脫落程度不同，但足以造成材料的損傷和脫落。
    對(duì)于控制閥，無論是氣蝕還是閃蒸都會(huì)造成以下?lián)p壞。
    2.1材料損壞
    有人提到，氣泡的破裂會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊力，嚴(yán)重?fù)p壞閥座、閥芯和閥體。特別是在高壓差的情況下，即使非常硬的滑閥和閥座也只能使用很短的時(shí)間。
    2.2振動(dòng)
    氣蝕和閃蒸也會(huì)引起閥芯的振動(dòng)，包括垂直振動(dòng)和水平振動(dòng)。它們分別來自流體對(duì)閥芯的垂直和水平?jīng)_擊。因此，會(huì)造成機(jī)械磨損和損壞?？刂崎y控制不，閥桿斷裂。
    2.3噪聲
    噪聲一般來自三個(gè)方面：閥芯振動(dòng)引起的噪聲；氣蝕引起的噪聲；高速氣體引起的氣體動(dòng)力噪聲。
    空化閃蒸法計(jì)算液體Cv
    在一般的流動(dòng)狀態(tài)下，液體的計(jì)算公式相對(duì)簡(jiǎn)單，但如果發(fā)生空化和閃蒸，計(jì)算就變得更加復(fù)雜，過去在設(shè)計(jì)中考慮到這種影響后，采用了以下方法：（1）在計(jì)算非閃蒸狀態(tài)后，選用了的閥體零件。根據(jù)Cv值表；（2）根據(jù)液體閃蒸的百分比，分別計(jì)算氣相和液相的Cv值，然后相加；（3）選擇與工藝管道直徑相同的閥體零件；（4）采用近壓差法或閃蒸密度法。
    過去采用的各種方法都考慮了閃蒸后液體蒸發(fā)引起的體積膨脹現(xiàn)象，但這只是理論上的考慮，而忽略了閥體部件結(jié)構(gòu)中壓力恢復(fù)引起的堵塞問題。計(jì)算出的Cv值偏差較大，影響了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的質(zhì)量，新理論認(rèn)為流量與流經(jīng)閥體部件的壓差