V8020系列滑板閥在蒸汽工況的應用

V8020系列滑板閥在蒸汽工況的應用

控制閥隨著自動化控制系統被越來越多的企業所采用，因而對控制閥也提出了既要適用面寬又要控制穩定的要求。上海源冠自控設備有限公司的專利設計產品滑板式控制閥就是這樣一種能滿足多種工況條件的控制閥產品，以下介紹它在各行業中常見的蒸汽工況的應用。

蒸汽介質在管道中往往或多或少地都存在著汽、液兩相的狀態特點，在流經各類閥門前后更是那樣，汽液兩相狀態的存在會產生水擊、汽蝕和閃蒸的現象。因此在選用蒸汽介質的控制閥時，會對控制閥的閥內件提出較高的要求比如：抗汽蝕、抗沖刷，低泄漏等；同時經常為了避免小開度時的控制不穩定和汽蝕對閥內件的損壞而選用二臺控制閥來做分程控制。

我們首先來分析一下流體在流經控制閥產生汽蝕和閃蒸的原理（如圖1）。介質通過控制閥截面最小的節流口時流速是最大的。流速（或動能）的增加伴隨著壓力（或勢能）的大幅降低。當流體壓力低于本身的飽和蒸汽壓時，氣泡就會在介質中形成。閃蒸：如果介質通過節流口后，自身壓力仍低于飽和蒸汽壓力，氣泡將保留在節流口后的流束中，我們稱之為閃蒸。氣蝕：如果介質通過節流口后，壓力恢復到高于介質的飽和蒸汽壓力，氣泡會破裂或向內爆炸，氣泡破裂釋放出能量，并產生一種類似石子流過閥門的噪音，如果氣泡在接近閥內件的固體表面破裂，釋放的能量會慢慢撕裂材料，形成類似于煤渣的粗燥表面，從而產生氣蝕。

圖1　閃蒸及汽蝕產生的示意圖

以上的分析給我們的提示是：在流經節流截面時介質流速（動能）的大幅提高是產生汽蝕和閃蒸的主要原因。

滑板式控制閥在閥體內裝有兩塊與介質流向垂直的滑板，在板上開有多個節流槽。這樣的結構帶來了：①流路簡單（不同于直通閥的S形流路）；②流態穩定（多個節流槽孔分區分級）；③結構輕巧能耗小（徹底拋棄了傳統單/雙座閥的笨重閥體）。

高速流體經過槽孔節流結構的滑板后噴射疊加，使介質的動能由于相互碰撞摩擦而轉換成熱能，大大地降低了產生汽蝕和閃蒸的能量，減少汽蝕和閃蒸給閥內件造成的損壞，從而有效地避免壓力驟降，減少氣泡的形成，也降低了流體流經節流口時所產生的噪音。另一方面，該結構使氣泡的破裂發生在閥體下游的管道中心，避免對管道的直接破壞。大量實驗結果以及用戶的使用經驗表明，氣蝕和閃蒸出現在滑板閥出口1～2 m處管道的中心位置，更有效地保護閥體和下游管路。同時流體流過多個節流槽孔時極大地減小對閥芯的不平衡力，使得控制閥在小開度時也能正常工作。在關閉時，介質壓力使得兩塊滑板緊緊地貼在一起，又保證了閥的關閉嚴密性，泄漏量極低（如圖2）。

滑板式控制閥這樣的革命性設計給用戶帶來其最主要的特點是：流經滑板閥的流體流態穩定，易控制，減少了流體對閥內件的汽蝕，沖蝕等不利因素，大大地提高了控制閥的使用壽命，同時也擴大了其應用面。就滑板式控制閥與單/雙座閥的閥體相比更顯得結構輕巧、散熱面積也小的多，故熱能量的損耗也要少；也是符合當前節能性產品的需求。特別是滑板式控制閥沒有了直行程單/雙座閥的上閥蓋，結構既輕巧、簡單還又消除了外泄漏的產生。

圖2　氣蝕和閃蒸現象

滑板式控制閥的行程短，控制速度快，這是因為滑板式控制閥的行程取決于滑板上節流槽的寬度，節流槽寬度在10 mm以下，行程較短。滑板式控制閥響應速度快，能精確控制介質的流量、液位、壓力和溫度，嚴格保證生產工藝的要求。由于滑板式控制閥不平衡力小、行程短，執行機構容積較小，因此能跟隨控制信號迅速地做出反應，在極快地時間內完成調節動作，全行程時間小于2.8 s（開關只需0.2 s）。

滑板式控制閥采用金屬對金屬的硬密封結構，滑板組件在介質壓差作用下重疊密封，壓差越大密封性能越好，泄漏量小于kv 值的十萬分之一，能達到ANSI V 級，運行時滑板的密封面做相互研磨，使用周期越長，密封性能越好。

滑板式控制閥在維修時只需要一名儀表工人即可將閥門從管道上移除，只需一把工具松開壓蓋上的4個螺釘，即可將滑板組件拆卸進行檢查維護。閥門長期使用后，如果滑板受流體沖刷、損壞較為嚴重，無需更換整個閥門，只需更換滑板組件即可恢復良好的控制和密封性能。滑板式控制閥采用標準化、模塊化設計，易損件極少，大幅減少用戶的零件更換和備品備件儲備。

板閥與同口徑直通閥相比，由于所受不平衡力小，克服相同的流體壓差，只需配置較小輸出力的執行機構，執行機構尺寸只有直通閥的1/3，較小的膜頭容積縮短了閥門的響應時間，提高了控制精度。節約控制閥所需氣源、電源的消耗，批量使用可以大幅度節約用戶使用成本。

上海源冠供稿