Фигура 1 Фигура 2
Фигура 3
Фигура 4
Значителен спад на налягането на течните услуги в глобусния вентил под налягането на парите кара пресата на парите да излезе от течността. Мехурчетата ще възстановят налягането и ще се срутят, създавайки вълни на налягане. Вследствие на това вълните на налягането могат да повредят седалката, щепсела и корпуса на сферичните вентили. Кавитацията може да създаде неправилни вдлъбнатини и ерозия в тапицерията (гнездо и тапа), тялото и тръбопроводите надолу по веригата. Фигура 2 показва увреждане от кавитация под формата на малки вдлъбнатини, много подобни на увреждане от корозия в пробките на вентилите.
Кавитацията има и други отрицателни ефекти в допълнение към корозията и ерозията:
- Силен шум
- Силна вибрация
- Задушаване на потока поради образуване на пари
- Промяна на свойствата на течността
- Заводът е спрян
ИЗМЕРВАНЕ НА ТЕЖЕСТТА НА КАВИТАЦИЯТА
Тежестта на кавитация се измерва чрез индекса на кухината, който се изчислява по тази формула:
Тежестта и разширението на кавитацията за клапите въз основа на стойностите на индекса на кухината са дадени в таблица 1.
Фигура 3 показва резултата от изпитването на потока и развитието на коефициента на кавитация за четвърт оборотни вентили, включително сферични, дроселни и пробкови вентили.
Рискът от кавитация зависи не само от индекса на кавитация, но се влияе и от процента на отваряне на клапана. Всъщност по-малкото отваряне на клапана увеличава шанса за кавитация. Има и други параметри, които влияят на кавитацията:
- Размер на клапана: По-големите размери на клапаните увеличават риска от кавитация.
- Клас на налягане: Клапаните в по-висок клас на налягане имат възможност за по-висок спад на налягането и риск от кавитация.
- Материал: По-твърдите материали като 22Cr дуплекс имат по-малък риск от кавитация в сравнение с избора на по-меки материали като аустенитни неръждаеми стомани. В допълнение, твърди материали за подстригване като Stellite 6 (UNS R30006) или Stellite 21 като форма на твърдо или наслагващо покритие и 13Cr мартензитни неръждаеми стомани като UNS S41000 или 415000 имат по-висока устойчивост срещу кавитация.
- Теч: Течът от леглото на клапана, когато вентилът е затворен, увеличава риска от кавитация.
- Режим на потока: Турбулентната и висока скорост на потока увеличава риска от кавитация.
- Дизайн на регулиране: Като пример, многостепенният дизайн на регулиране създава спад на налягането в два или повече етапа, за да се избегне висок спад на налягането в един етап. Другото предимство на многостепенния дизайн на тапицерията е да има висок спад на налягането далеч от местата за уплътняване на седалката и тапата.
ПРЕДЛОЖЕНИ РЕШЕНИЯ
Има различни подходи за избягване на кавитация. Те включват смяна на вентила и намаляване на избора на сферични вентили. Други решения се отнасят до избора на по-здрав вентил с права шарка.
Нов стандарт
Първото издание на стандарта 623 на Американския петролен институт (API), издадено през 2013 г., включва изисквания за сферичните вентили за избягване на течове, вибрации и кавитация. Стандартът API 623 определя твърда облицовка както на седалката, така и на щепсела и направлявания диск, особено за класове с високо налягане. Диаметърът на стеблото, определен в API 623, следва принципите на стандарта API 600 за шибърни клапи от лята стомана с различни стойности. Стойностите на диаметъра на стеблото в API 623 са по-големи от другите стандарти за сферични вентили, включително BS 1873, за да се избегнат счупвания като разделяне на стеблото и пробката. Този стандарт обхваща вентили от 2- до 24-инча в диаметър и класове на налягане от 150 до 2500. Стелитът е кобалтово-хромова сплав, която се използва широко за твърдо покритие на вътрешните компоненти на сферичния вентил, включително седлото и тапа, за предотвратяване на ерозия и кавитация.
Алтернативен избор на клапан
Фигура 5
Сферичните клапани тип Y (известни също като наклонени клапани) и аксиалните вентили (Фигура 4 и 5) са алтернативни типове клапани, които могат да се използват за избягване на ерозия и кавитация. Пътят на потока вътре в сферичния вентил с Y-тип модел е по-прав от този с прав модел.
Аксиалните вентили като новото поколение сферични вентили DAGO имат много предимства като нисък спад на налягането, бърза скорост на затваряне и отваряне, гладка характеристика на потока, нисък работен въртящ момент и дълъг проектен живот. Въпреки това, аксиалните вентили и Y-тип са по-скъпи от вентилите с прав модел по отношение на разходите за разходи (CAPEX). Освен това, дроселните клапи могат да бъдат предпочитаният избор за дроселиране в комунални услуги, като водоснабдяване, вместо вентилите. Една от причините да изберете дроселни клапи вместо сферични клапи за дроселиране в услугите за морска вода е, че дроселните клапи са по-евтини, въпреки че вътре в дроселните клапи може да възникне кавитация, както се случва в сферичните клапи.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Кавитацията е основният оперативен проблем при конвенционалните вентили от Т-тип. Изборът на твърди материали за облицовка като Stellite, използването на антикавитационна облицовка като многостъпков тип и прилагането на стандарта API 623 се препоръчват за проектиране на Т-тип вентили (DAGO). Въпреки това, изборът на клапани като Y-тип глобус (DAGO) или аксиални клапани също може да бъде добро решение за намаляване или избягване на риска от кавитация.