V8020系列滑板阀在蒸汽工况的应用

V8020系列滑板阀在蒸汽工况的应用

控制阀随着自动化控制系统被越来越多的企业所采用，因而对控制阀也提出了既要适用面宽又要控制稳定的要求。上海源冠自控设备有限公司的专利设计产品滑板式控制阀就是这样一种能满足多种工况条件的控制阀产品，以下介绍它在各行业中常见的蒸汽工况的应用。

蒸汽介质在管道中往往或多或少地都存在着汽、液两相的状态特点，在流经各类阀门前后更是那样，汽液两相状态的存在会产生水击、汽蚀和闪蒸的现象。因此在选用蒸汽介质的控制阀时，会对控制阀的阀内件提出较高的要求比如：抗汽蚀、抗冲刷，低泄漏等；同时经常为了避免小开度时的控制不稳定和汽蚀对阀内件的损坏而选用二台控制阀来做分程控制。

我们首先来分析一下流体在流经控制阀产生汽蚀和闪蒸的原理（如图1）。介质通过控制阀截面最小的节流口时流速是最大的。流速（或动能）的增加伴随着压力（或势能）的大幅降低。当流体压力低于本身的饱和蒸汽压时，气泡就会在介质中形成。闪蒸：如果介质通过节流口后，自身压力仍低于饱和蒸汽压力，气泡将保留在节流口后的流束中，我们称之为闪蒸。气蚀：如果介质通过节流口后，压力恢复到高于介质的饱和蒸汽压力，气泡会破裂或向内爆炸，气泡破裂释放出能量，并产生一种类似石子流过阀门的噪音，如果气泡在接近阀内件的固体表面破裂，释放的能量会慢慢撕裂材料，形成类似于煤渣的粗燥表面，从而产生气蚀。

图1　闪蒸及汽蚀产生的示意图

以上的分析给我们的提示是：在流经节流截面时介质流速（动能）的大幅提高是产生汽蚀和闪蒸的主要原因。

滑板式控制阀在阀体内装有两块与介质流向垂直的滑板，在板上开有多个节流槽。这样的结构带来了：①流路简单（不同于直通阀的S形流路）；②流态稳定（多个节流槽孔分区分级）；③结构轻巧能耗小（彻底抛弃了传统单/双座阀的笨重阀体）。

高速流体经过槽孔节流结构的滑板后喷射叠加，使介质的动能由于相互碰撞摩擦而转换成热能，大大地降低了产生汽蚀和闪蒸的能量，减少汽蚀和闪蒸给阀内件造成的损坏，从而有效地避免压力骤降，减少气泡的形成，也降低了流体流经节流口时所产生的噪音。另一方面，该结构使气泡的破裂发生在阀体下游的管道中心，避免对管道的直接破坏。大量实验结果以及用户的使用经验表明，气蚀和闪蒸出现在滑板阀出口1～2 m处管道的中心位置，更有效地保护阀体和下游管路。同时流体流过多个节流槽孔时极大地减小对阀芯的不平衡力，使得控制阀在小开度时也能正常工作。在关闭时，介质压力使得两块滑板紧紧地贴在一起，又保证了阀的关闭严密性，泄漏量极低（如图2）。

滑板式控制阀这样的革命性设计给用户带来其最主要的特点是：流经滑板阀的流体流态稳定，易控制，减少了流体对阀内件的汽蚀，冲蚀等不利因素，大大地提高了控制阀的使用寿命，同时也扩大了其应用面。就滑板式控制阀与单/双座阀的阀体相比更显得结构轻巧、散热面积也小的多，故热能量的损耗也要少；也是符合当前节能性产品的需求。特别是滑板式控制阀没有了直行程单/双座阀的上阀盖，结构既轻巧、简单还又消除了外泄漏的产生。

图2　气蚀和闪蒸现象

滑板式控制阀的行程短，控制速度快，这是因为滑板式控制阀的行程取决于滑板上节流槽的宽度，节流槽宽度在10 mm以下，行程较短。滑板式控制阀响应速度快，能精确控制介质的流量、液位、压力和温度，严格保证生产工艺的要求。由于滑板式控制阀不平衡力小、行程短，执行机构容积较小，因此能跟随控制信号迅速地做出反应，在极快地时间内完成调节动作，全行程时间小于2.8 s（开关只需0.2 s）。

滑板式控制阀采用金属对金属的硬密封结构，滑板组件在介质压差作用下重叠密封，压差越大密封性能越好，泄漏量小于kv 值的十万分之一，能达到ANSI V 级，运行时滑板的密封面做相互研磨，使用周期越长，密封性能越好。

滑板式控制阀在维修时只需要一名仪表工人即可将阀门从管道上移除，只需一把工具松开压盖上的4个螺钉，即可将滑板组件拆卸进行检查维护。阀门长期使用后，如果滑板受流体冲刷、损坏较为严重，无需更换整个阀门，只需更换滑板组件即可恢复良好的控制和密封性能。滑板式控制阀采用标准化、模块化设计，易损件极少，大幅减少用户的零件更换和备品备件储备。

板阀与同口径直通阀相比，由于所受不平衡力小，克服相同的流体压差，只需配置较小输出力的执行机构，执行机构尺寸只有直通阀的1/3，较小的膜头容积缩短了阀门的响应时间，提高了控制精度。节约控制阀所需气源、电源的消耗，批量使用可以大幅度节约用户使用成本。

上海源冠供稿