电动控制阀内件的磨损(一)

   

    控制阀是流体控制系统中的活动部件,不断地节流和经常地切断流量;所以,当在恶劣的条件下使用时,阀内件会很快磨损。由于磨损,阔内件的更换的方便性便是控制阀设计中应考虑的重要事项。
    阀芯和阀座材料的磨损会引起阀门泄漏,改变阀门流量特性,如果发生严重磨损,会形成一条新流路并可能穿透阀体的内壁。
    颗粒冲击磨损与其说和颗粒的动量有关,不如说与磨耗颗粒的动能有关。输送高粘度的流体,由于在颗粒和阀内件之间建立了“缓冲效应”,可以减少磨损。评价耐颗粒冲击磨损,阀内件的硬度不是唯一准则。小磨耗颗粒造威的磨损比大颗粒造成的磨损要小些,磨损的破坏一般地说是随流速的平方而增加的。
    有四种磨损的基本形式(l)磨耗颗粒,(2)气蚀:(3)磨损腐蚀作佣,(4)高流速液体的冲击。磨损形式的不同,消除、减少磨损的方法也不太相同。
一、磨耗颗粒的磨损
    比阀内件表面硬的无数微小颗粒夹带在高速流体中流动撞击并冲刷掉阀内件的金属。台有高浓度磨耗颗粒的悬浮液,使阀芯和阍座接合面在每次关闭时彼此严重地磨擦。阀座接台面常常由于压碎颗粒和发生磨损而关不严。
    磨耗性磨损可用下述方法使其减少
    l)选择阀内件材料或阀内件带一层比磨耗颗粒更硬的表面,但是它必须很硬,不易受冲击而脆裂。这将延长磨损周期并防止在一些关键部位的磨耗。
    2)用流线型的流动来防止在阀内件上受颗粒的直接冲击。要做到这一点,流体必须平行于阀座接台面和阀芯柱塞表面流动。流向必须缓慢地改变,还必须应用流体附着和脱离原理来保护阀芯和阀座接合面部分。这些因素由阀门设计人员来处理,但是用户和制造厂的应用工程师在选择阀内件型式和阀体式样中起重要的作用,协助实现这些工作原理。
    阀门的设计人员采用若干技术来开发和改进流动的形式,以减少磨损。采用一半和实尺模型的透明塑料的阀体对流动情况进行研究是经常使用的办法。由空气中混八烟气,或是在水中加八铝绒屑,或注入带颜色的流体来显示出流动的形式。用改变阀内件和阀体的形状来减少直接的冲击、消除涡流及减小压力降。做一下这样的实验来确定最终的磨损位置,其方法是使用含沙量很高的流体,通过阀门进行循环,在这种情况下由机工在阀内件上涂刷一层蓝色的覆盖层。磨损的情况经几分钟的功夫就可以看得见,进一步的变革可能需要建立一个统一的磨损率和减少在阀座接合面上的磨损。守成这个实验后,还需要做几天冲刷磨蚀金属的实验来验证。高压降排放动力节流试验可以包括磨耗颗粒尺寸大小的范围,该范围中包括豆粒大小的碎砂石。这可以真实地验证耐冲击的情况。
    1)在图14中,利用流体的附着和脱离来大大地减少阀座接合面的磨损率。

    2)图15示出了在三通阀的排出口消除冲刷磨蚀流体涡流的效果。涡流使阀杆的某个位置形成冲槽,从那里穿过阀杆密封。
    3)在图16中,套筒使液体沿着阀座更均匀地分布,从而获得了更长的使用寿命和均匀的磨损。
    采用狭窄的阀座接合面来限制颗粒附着在阀门的关闭件上,并使其有足够的阀座力来压碎附着在上面的较大的颗粒,使磨蚀的磨损更进一步地减少。例如,在1/4~2英寸的阀座口直径中,采用0.015~0.030英寸的接合面宽度。
    对于处理悬浮液的阀内件,推荐的压力降极限(图17)。

 

在三通阀的阀杆上的导流板阻止了磨损  套筒沿着阀座接合面分配磨蚀性流体  流体磨蚀及冲击磨损

材料
节流压力降极限
17-4PH
125磅/英寸2(9bar)
6号钨铬钴硬质合金
125磅/英寸2(9bar)
6号铬硼系合金
150磅/英寸2(10bar)
440-C不锈钢
200磅/英寸2(14bar)
碳化钨
200磅/英寸2(14bar以上)