1 黑水調(diào)節(jié)角閥腐蝕與氣蝕的原因分析

      造成FV-1404和FV-1405灰水調(diào)節(jié)角閥損壞的原因主要有兩個(gè)，排在頭一位的是腐蝕，第二是氣蝕。

      通過調(diào)節(jié)角閥的介質(zhì)是含有細(xì)灰的灰水，工作壓力7.4MPa，壓差7.26MPa，調(diào)節(jié)角閥出口壓力0.14MPa，介質(zhì)溫度為11O℃，灰水通過調(diào)節(jié)角閥恰恰處于這一溫度下的飽和蒸汽壓力附近(0.15MPa)，經(jīng)過節(jié)流后閃蒸流體，在壓力恢復(fù)區(qū)氣泡炸裂，釋放出強(qiáng)大的能量氣蝕了閥體的內(nèi)壁。

      另外，洗滌水呈堿性，pH值為9.0~9.6。而原設(shè)計(jì)中調(diào)節(jié)閥鑄件閥體的材料是ASTM A217 Gr-WC9，屬于一種合金結(jié)構(gòu)鋼的鑄件形式，相當(dāng)于國產(chǎn)鋼的ZG15CrMo1V鋼號(hào)，是非耐酸鋼，對堿性介質(zhì)缺乏足夠的耐蝕能力，因此導(dǎo)致了閥體及內(nèi)件的快速腐蝕。

      2 黑水調(diào)節(jié)角閥操作產(chǎn)生振蕩

      研究FV-1404、FV-1405的腐蝕與氣蝕現(xiàn)象與操作過程中產(chǎn)生振蕩的問題，對后來新增P-1406的3號(hào)、4號(hào)泵出口回流閥的選型有好的指導(dǎo)意義。

      2.1 設(shè)計(jì)條件

      工藝介質(zhì)：灰水；
      較大流量：85m3/h；
      工作溫度：110℃；
      上游壓力：7.4MPa；
      下游壓力：0.14MPa；
      閥關(guān)壓差：8.9MPa；
      比    重：0.950；

      原設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥型號(hào)：37-21125(執(zhí)行機(jī)構(gòu)隔膜的有效直徑為De=33cm，氣關(guān)閥)；形式：GLOBE閥，非平衡柱塞型閥內(nèi)件，4B×1-1/2：供氣壓力：250kPa；流向：流開。

      2.2 黑水調(diào)節(jié)閥有效輸出力計(jì)算

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力與作用于閥內(nèi)件的較大不平衡力的計(jì)算如下。

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)的較大輸出力Fmax：

      Fmax=Ae•(Pe-Po-Pt-Pf)•10-4•103

              =(33)2/4•π•[(250 - 20)- 20 - 80 - 15] •10-4•103

              = 9830.95(N)

      式中 Ae——表示隔膜的有效面積(m3 )；
             Pe——表示供氣壓力(kPa)；
             Po——彈簧啟動(dòng)壓力(kPa)；
             Pt——彈簧范圍(kPa)；
             Pf——填料摩擦力的等效壓力損失；

      氣源管路及閥門定位器壓力損失不計(jì)。閥關(guān)壓差下的較大不平衡力Ft：

      Ft =  π/4•(dg2•△Pmax + ds2•P2)•10-4•103

          = π/4•[(3.8)2•(8.9×103- 0.14×103)+(1.3)2×0.14×103] •10-4•103

          = 9948.40(N)

      式中 dg——閥座通徑(cm)；
              ds——閥桿直徑(cm)。

      根據(jù)計(jì)算，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的有效輸出力Fe為：

      Fe= F - Ft

         = 9830.95 - 9948.40

         =-117.45(N)

      根據(jù)計(jì)算，有效輸出力為負(fù)值，其結(jié)果是由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力的不足，產(chǎn)生閥位上下振蕩。

      3 解決問題的辦法

      3.1 提高閥門定位器的供氣壓力

      為了消除閥位上下振蕩，在沒有對調(diào)節(jié)角閥實(shí)施改造的情況下，只有一個(gè)的辦法是提高閥門定位器的供氣壓力，以達(dá)到提高輸出力的目的。所以，將供氣壓力提高到280kPa(凈提高量為30kPa)。此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力為：

      F' =F+30×104×103•Ae

         = 9830.95 + 30×10-4×103×(33)2/4• π

         = 12395.545(N)

      因?yàn)閨F'|>|Ft|，所以閥位不會(huì)產(chǎn)生振蕩。

      3.2 回流調(diào)節(jié)角閥的技術(shù)改造

      通過對FV-1404和FV-1405運(yùn)行狀況的論證分析，再根據(jù)計(jì)算得出的結(jié)果，可以得出原設(shè)計(jì)對FV-1404和FV-1405調(diào)節(jié)角閥選型錯(cuò)誤的結(jié)論。為了增強(qiáng)其抵抗氣蝕與腐蝕的能力，提高調(diào)節(jié)質(zhì)量與可靠性，必須實(shí)施技術(shù)改造。

      籠式調(diào)節(jié)角閥，是專門針對存在氣蝕與噪聲的工況而設(shè)計(jì)的一種調(diào)節(jié)角閥。采用平衡型閥內(nèi)件的籠式閥，不僅能夠有效地克服靜態(tài)與動(dòng)態(tài)不平衡力，而且通過對閥籠的巧妙設(shè)計(jì)，可以把高壓差流體攜帶的能量，分級降低或抵消在籠內(nèi)，減少或消滅閃蒸與氣蝕產(chǎn)生的條件。除此之外，合理選擇閥體及閥內(nèi)件材料，達(dá)到耐蝕的目的。

      4 灰水調(diào)節(jié)閥改造效果及推廣應(yīng)用

      較初對FV-1405的改造采用了FISHER公司的657/40-3”ET籠式閥，閥體采用CFSM SST Cast材質(zhì)，閥內(nèi)件采用17-4PH SST及416 SST材質(zhì)，運(yùn)行效果良好，有效地降低了氣蝕并消除了振動(dòng)，*運(yùn)行時(shí)間達(dá)到了4個(gè)月以上。

      通過對閥內(nèi)件的仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，仍有少量氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。換句話說，閥籠對流體在通過節(jié)流口之前，對流體能量的消耗能力不夠。在流體收縮斷面，部分流體的壓力仍低于工作溫度下的飽和蒸汽壓。

      在1406-3泵和1406-4泵項(xiàng)目上，回流閥采用雙層籠式閥，分階段地壓力降使閃蒸受到抑制，由于控制了流體的運(yùn)動(dòng)速率及減輕了流體的沖撞，調(diào)節(jié)角閥內(nèi)部構(gòu)件的壽命延長，流關(guān)式的結(jié)構(gòu)不但消除固體顆粒的危害，而且使閥門關(guān)閉更加嚴(yán)密。