Varför är fjärilsventilen utsatt för kavitation?

Mottagligheten avfjärilsventilerkavitation är nära relaterat till deras strukturella egenskaper, vätskedynamikegenskaper och driftsförhållanden. De specifika skälen är följande:

1. Fjärilsventilens struktur leder till bildandet av lokala lågtrycksområden

Fjärilsventilernas öppnings- och stängningskomponenter är skivformade fjärilsplattor. När den roterar för att öppnas måste vätska rinna runt kanten på fjärilsplattan. En lokal lågtryckszon kommer att bildas bakom fjärilsplattan (nedströmssidan). När vätsketrycket sjunker under det mättade ångtrycket kommer lösta gaser i vätskan att fällas ut och bilda bubblor, vilket är det första steget av kavitation.

Typiskt scenario: Under hög tryckskillnad eller höghastighetsvattenflödesförhållanden ökar flödeshastigheten vid kanten av fjärilsplattan kraftigt. Enligt Bernoullis princip leder ökningen av flödeshastigheten till en minskning av trycket, vilket ytterligare förvärrar bildandet av lågtrycksområden och skapar förutsättningar för kavitation.

2. Påverkan av vätsketurbulens och bubbelkollaps

När vätskan transporterar bubblor in i högtryckszonen (såsom nedströms rörledningar avfjärilsventiler), kommer bubblorna snabbt att kollapsa och producera mikrostrålar som påverkar metallytan. Frekvensen av denna stöt är extremt hög (upp till tiotusentals gånger per sekund), vilket orsakar gradvis gropbildning och flagning på metallytan, vilket i slutändan skadar tätningsytan.

Datastöd: Experiment har visat att slagkraften som genereras av bubbelkollaps kan nå flera hundra megapascal, vilket vida överstiger utmattningshållfastheten hos vanliga metallmaterial, och är kärnmekanismen för kavitationsskada.

3. De reglerande egenskaperna hos fjärilsventiler förvärrar risken för kavitation

Vridspjällsventiler används vanligtvis för flödesreglering, men när öppningen är liten (<15 °~20 °), passerar vätskan genom det smala gapet mellan fjärilsplattan och ventilsätet, vilket orsakar en kraftig ökning av flödeshastigheten, vilket ytterligare minskar trycket och avsevärt ökar risken för kavitation.

Tekniskt fall: I inloppsventilen eller avloppsreningssystemet på en vattenkraftstation, om fjärilsventilen är i en liten öppningsjustering under lång tid, kommer kavitationsgropar snabbt att uppstå bakom ventilplattan, vilket orsakar tätningsfel och kräver frekvent byte av ventilplattan eller tätningsringen.

4. Påverkan av mediumegenskaper och driftsförhållanden

Partikelinnehållande medium: Om vätskan innehåller hårda partiklar som sediment och metalloxider, kommer mikrostrålen som genereras av kavitation att bära partiklarna för att träffa tätningsytan, bilda en "erosionskavitation"-kompositskada och påskynda felet.

Hög temperatur eller frätande media: Hög temperatur kan minska ytspänningen hos vätskor och främja bildandet av bubblor; Frätande media kan försvaga antikavitationsförmågan hos metallmaterial, och den dubbla effekten förvärrar felet i fjärilsventiler.

5. Begränsningar av fjärilsventiltyper och konstruktioner

Enkel excentrisk/centrerad vridspjällsventil: Det är nödvändigt att ta hänsyn till vattenflödets riktning (ventilplatta förspänd nedströms). Omvänd installation skadar flödesfältets stabilitet och ökar risken för kavitation.

Vertikal rörledningsinstallation: Ventilplattans egenvikt kan orsaka ojämn påfrestning på tätningsytan, vilket resulterar i lokal tryckminskning och inducerande kavitation.

Mjuk förseglad fjärilsventil: Gummitätningsringar är benägna att flagna och skadas under kavitationsstöt, medan de är hårdförsegladefjärilsventilerÄven om den är motståndskraftig mot erosion, har de högre kostnader och begränsade tillämpningar.