多級(jí)泵卸壓閥產(chǎn)生汽蝕的原因及處理措施分析

盧　英（天津石化分公司化工部，天津 300270）

多級(jí)泵卸壓閥產(chǎn)生汽蝕的原因及處理措施分析

盧英
（天津石化分公司化工部，天津 300270）

通過分析調(diào)節(jié)閥的型式、用料、安裝、操作等因素，找出閥門汽蝕泄漏的原因并加以解決。

截止閥；汽蝕；原因分析；措施

我車間熱力站九級(jí)給水泵是向3.5MPa蒸汽減溫減壓裝置提供脫鹽水，供其加濕減溫使用?？紤]節(jié)能熱力站用凝水做部分補(bǔ)水，因此脫鹽水溫度較高，水溫保持在90℃以上。為保證霧化效果，九級(jí)給水泵的出口壓力為3.5～4.0MPa。因減溫減壓裝置所需脫鹽水量由來汽溫度和壓力決定，用自動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制，當(dāng)用水量較小時(shí)，為防止多級(jí)泵的出口壓力過高，影響運(yùn)行安全，使用該泄壓閥進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)控制。但該閥在使用過程中多次出現(xiàn)閥體泄漏，造成非計(jì)劃停車。如果不徹底解決這一問題，會(huì)極大影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，并且?guī)砗芏嗖槐匾膿p失。

1　發(fā)生泄漏的原因分析

該處調(diào)節(jié)閥型號(hào)J41H-100DN50，為高壓截止閥，安放在垂直管段上，閥體為鑄造碳鋼材質(zhì)，主要應(yīng)用在油類、水和蒸汽等介質(zhì)。該調(diào)節(jié)閥通過密封試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)后交付使用，情況良好。在使用過程中多次發(fā)生泄漏，每次漏點(diǎn)都處于閥體出口端上部，泄漏閥門經(jīng)解體發(fā)現(xiàn)多次泄漏處已銹蝕成“熔渣”狀態(tài)，熔渣處的沙眼從閥門外部清晰可見，因此可確認(rèn)為造成汽蝕的原因。

2　出現(xiàn)汽蝕的可能因素

通過分析調(diào)節(jié)閥的型式、用料、安裝、操作等因素，找出閥門汽蝕泄漏的原因并加以解決。

2.1發(fā)生汽蝕的過程

當(dāng)溶體經(jīng)過調(diào)節(jié)閥中節(jié)流孔板橫斷面時(shí)，速度增大，能量從壓力形式轉(zhuǎn)化為速度形式，從而造成壓力降低。當(dāng)流體速度和壓力不斷變化，就會(huì)在管路或閥門的彎曲面產(chǎn)生沖擊波，在這種沖擊波反復(fù)作用下，金屬表面就會(huì)因疲勞損傷而造成“熔渣”狀。另外，溶體發(fā)生水擊的瞬時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，升高局部點(diǎn)的溫度，降低金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度。從形成汽蝕的過程來看，對(duì)金屬的破壞尤其明顯，汽蝕不但造成閥門機(jī)械損傷，使閥門無法繼續(xù)使用，且由于汽蝕氣泡的破裂，還會(huì)在運(yùn)行中產(chǎn)生極大的噪聲。溶體會(huì)突然加速流過閥座通孔或節(jié)流孔，過程中氣化和膨脹，形成紊流，使管路產(chǎn)生振動(dòng)和動(dòng)力噪聲。一般來說有汽蝕就會(huì)有噪聲，汽蝕的程度直接關(guān)系到噪聲量的大小。所以，汽蝕在調(diào)節(jié)閥管路系統(tǒng)中的影響非常大。

2.2汽蝕原因分析

2.2.1壓力變化是汽蝕的關(guān)鍵

調(diào)節(jié)閥是否產(chǎn)生汽蝕以及汽蝕的程度，與調(diào)節(jié)閥的節(jié)流壓降，即Δp，直接相關(guān)。由于截止閥開度越小，截流后果越明顯。如果調(diào)節(jié)閥長(zhǎng)時(shí)間處于微開狀態(tài)，極易導(dǎo)致汽蝕的產(chǎn)生，汽蝕的程度也隨Δp的增加而增大。如果閥門開度加大，使Δp→0，抑或者閥門處于全關(guān)狀態(tài)，脫鹽水在收縮區(qū)就不能發(fā)生能量交換，也就不會(huì)造成汽蝕。因此，要預(yù)防汽蝕的發(fā)生就要有效控制好Δp的大小。

2.2.2閥門的種類對(duì)汽蝕的影響

調(diào)節(jié)閥的型式有低復(fù)原閥（即普通截止閥）和高復(fù)原閥（包括蝶閥，角閥，球閥等）。對(duì)汽蝕的相對(duì)敏感性與截止閥通道幾何形狀的復(fù)雜程度有關(guān)，當(dāng)流體經(jīng)過管路時(shí)，會(huì)形成渦流與湍流，產(chǎn)生較大的流體阻力。經(jīng)過比較，當(dāng)進(jìn)口壓力一樣時(shí)，低復(fù)原閥門的壓降大于高復(fù)原閥，因此低復(fù)原閥更易產(chǎn)生汽蝕。

目前熱力站多級(jí)給水泵的卸壓閥恰恰使用了低復(fù)原閥，因此易于產(chǎn)生汽蝕。

2.2.3閥門的材料與抗汽蝕能力的關(guān)系

總的來說，具有硬度高、抗拉強(qiáng)度高、硬化加工性能好、抗腐蝕疲勞極限高、疲勞極限性能好等特點(diǎn)的材料，抗汽蝕破壞的能力也較強(qiáng)。此外，金屬材料的表面粗糙程度也會(huì)影響抗汽蝕破壞的能力。熱力站目前使用的是鑄鋼材質(zhì)的調(diào)節(jié)閥，內(nèi)表面較粗糙，在汽蝕形成的初期，閥殼受到?jīng)_擊時(shí)，會(huì)加速銹蝕的形成，這也是該處閥門多次反復(fù)發(fā)生殼體泄漏的原因之一。

2.2.4截止閥安裝位置對(duì)汽蝕的影響

造成熱力站九級(jí)給水泵泄壓閥汽蝕，發(fā)生殼體泄漏進(jìn)而造成非計(jì)劃停車的主要原因，是該閥門在日常操作中長(zhǎng)期開度過小，使得局部壓降過大，且該閥安裝在豎直管段上，使得泄漏和受沖擊的幾率增加。而且，該閥在選型和選材上也不理想，閥門的抗汽蝕能力較差，使得該閥門經(jīng)常性泄漏損壞，使用壽命縮短，極大地影響生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。

3　采取的改造措施

根據(jù)以上對(duì)發(fā)生汽蝕的原因分析，該多級(jí)給水泵的泄壓閥在生產(chǎn)使用中和選型上可采用以下原則：

1）更改該閥的安裝方式，利用大修機(jī)會(huì)，在管路的較低點(diǎn)選擇合適的水平管段，并考慮操作和維修的便利性，將該閥水平安裝，保證閥門入口和出口的流體都是溶體，盡量避免配管上下游飽和蒸汽的存在。

2）在避免Δp方面，用調(diào)節(jié)閥來控制給水泵啟泵過程中的壓力波動(dòng)，找到多級(jí)泵運(yùn)行過程中供出壓力的波動(dòng)范圍，維持泵的出口壓力在3.6～3.8MPa范圍內(nèi)，同時(shí)調(diào)整減溫減壓裝置端進(jìn)水閥的開度，使水泵的壓力分配到兩個(gè)以上的閥體部件，從而減小閥門微開狀態(tài)，使沖擊閥體部件的壓差Δp小于等于氣蝕臨近壓力，從而減小氣蝕的可能性。

4　結(jié)論

經(jīng)過認(rèn)真分析和總結(jié)熱力站多級(jí)給水泵泄壓閥發(fā)生汽蝕的原因和過程，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，熱力站找到了減少閥門發(fā)生汽蝕破壞的方法，是通過更改閥的安裝方式、優(yōu)化調(diào)整操作方法來實(shí)現(xiàn)。從改造后的運(yùn)行情況看，效果較明顯，閥門運(yùn)行時(shí)的噪聲明顯減小，證實(shí)汽蝕得到了有效控制。今后可以考慮為九級(jí)給水泵增加變頻器，增加水泵出口壓力的可調(diào)節(jié)性，進(jìn)一步減小該閥門的壓力沖擊。

The Causes and Countermeasures Multistage Pump Pressure Relief Valve Cavitation Analysis

Lu Ying

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cut-off valve；cavitation；cause analysis；measures

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1003-6490（2016）03-0022-01

2016-03-18

盧英（1975—），女，天津人，工程師，主要研究方向?yàn)闊崮芄こ獭?/p>