多级泵卸压阀产生汽蚀的原因及处理措施分析

卢　英（天津石化分公司化工部，天津 300270）

多级泵卸压阀产生汽蚀的原因及处理措施分析

卢英
（天津石化分公司化工部，天津 300270）

通过分析调节阀的型式、用料、安装、操作等因素，找出阀门汽蚀泄漏的原因并加以解决。

截止阀；汽蚀；原因分析；措施

我车间热力站九级给水泵是向3.5MPa蒸汽减温减压装置提供脱盐水，供其加湿减温使用。考虑节能热力站用凝水做部分补水，因此脱盐水温度较高，水温保持在90℃以上。为保证雾化效果，九级给水泵的出口压力为3.5～4.0MPa。因减温减压装置所需脱盐水量由来汽温度和压力决定，用自动调节阀自动控制，当用水量较小时，为防止多级泵的出口压力过高，影响运行安全，使用该泄压阀进行压力调节控制。但该阀在使用过程中多次出现阀体泄漏，造成非计划停车。如果不彻底解决这一问题，会极大影响整个系统的稳定安全运行，并且带来很多不必要的损失。

1　发生泄漏的原因分析

该处调节阀型号J41H-100DN50，为高压截止阀，安放在垂直管段上，阀体为铸造碳钢材质，主要应用在油类、水和蒸汽等介质。该调节阀通过密封试验和强度试验后交付使用，情况良好。在使用过程中多次发生泄漏，每次漏点都处于阀体出口端上部，泄漏阀门经解体发现多次泄漏处已锈蚀成“熔渣”状态，熔渣处的沙眼从阀门外部清晰可见，因此可确认为造成汽蚀的原因。

2　出现汽蚀的可能因素

通过分析调节阀的型式、用料、安装、操作等因素，找出阀门汽蚀泄漏的原因并加以解决。

2.1发生汽蚀的过程

当溶体经过调节阀中节流孔板横断面时，速度增大，能量从压力形式转化为速度形式，从而造成压力降低。当流体速度和压力不断变化，就会在管路或阀门的弯曲面产生冲击波，在这种冲击波反复作用下，金属表面就会因疲劳损伤而造成“熔渣”状。另外，溶体发生水击的瞬时会转化为热能，升高局部点的温度，降低金属材料的机械强度。从形成汽蚀的过程来看，对金属的破坏尤其明显，汽蚀不但造成阀门机械损伤，使阀门无法继续使用，且由于汽蚀气泡的破裂，还会在运行中产生极大的噪声。溶体会突然加速流过阀座通孔或节流孔，过程中气化和膨胀，形成紊流，使管路产生振动和动力噪声。一般来说有汽蚀就会有噪声，汽蚀的程度直接关系到噪声量的大小。所以，汽蚀在调节阀管路系统中的影响非常大。

2.2汽蚀原因分析

2.2.1压力变化是汽蚀的关键

调节阀是否产生汽蚀以及汽蚀的程度，与调节阀的节流压降，即Δp，直接相关。由于截止阀开度越小，截流后果越明显。如果调节阀长时间处于微开状态，极易导致汽蚀的产生，汽蚀的程度也随Δp的增加而增大。如果阀门开度加大，使Δp→0，抑或者阀门处于全关状态，脱盐水在收缩区就不能发生能量交换，也就不会造成汽蚀。因此，要预防汽蚀的发生就要有效控制好Δp的大小。

2.2.2阀门的种类对汽蚀的影响

调节阀的型式有低复原阀（即普通截止阀）和高复原阀（包括蝶阀，角阀，球阀等）。对汽蚀的相对敏感性与截止阀通道几何形状的复杂程度有关，当流体经过管路时，会形成涡流与湍流，产生较大的流体阻力。经过比较，当进口压力一样时，低复原阀门的压降大于高复原阀，因此低复原阀更易产生汽蚀。

目前热力站多级给水泵的卸压阀恰恰使用了低复原阀，因此易于产生汽蚀。

2.2.3阀门的材料与抗汽蚀能力的关系

总的来说，具有硬度高、抗拉强度高、硬化加工性能好、抗腐蚀疲劳极限高、疲劳极限性能好等特点的材料，抗汽蚀破坏的能力也较强。此外，金属材料的表面粗糙程度也会影响抗汽蚀破坏的能力。热力站目前使用的是铸钢材质的调节阀，内表面较粗糙，在汽蚀形成的初期，阀壳受到冲击时，会加速锈蚀的形成，这也是该处阀门多次反复发生壳体泄漏的原因之一。

2.2.4截止阀安装位置对汽蚀的影响

造成热力站九级给水泵泄压阀汽蚀，发生壳体泄漏进而造成非计划停车的主要原因，是该阀门在日常操作中长期开度过小，使得局部压降过大，且该阀安装在竖直管段上，使得泄漏和受冲击的几率增加。而且，该阀在选型和选材上也不理想，阀门的抗汽蚀能力较差，使得该阀门经常性泄漏损坏，使用寿命缩短，极大地影响生产的安全稳定。

3　采取的改造措施

根据以上对发生汽蚀的原因分析，该多级给水泵的泄压阀在生产使用中和选型上可采用以下原则：

1）更改该阀的安装方式，利用大修机会，在管路的较低点选择合适的水平管段，并考虑操作和维修的便利性，将该阀水平安装，保证阀门入口和出口的流体都是溶体，尽量避免配管上下游饱和蒸汽的存在。

2）在避免Δp方面，用调节阀来控制给水泵启泵过程中的压力波动，找到多级泵运行过程中供出压力的波动范围，维持泵的出口压力在3.6～3.8MPa范围内，同时调整减温减压装置端进水阀的开度，使水泵的压力分配到两个以上的阀体部件，从而减小阀门微开状态，使冲击阀体部件的压差Δp小于等于气蚀临近压力，从而减小气蚀的可能性。

4　结论

经过认真分析和总结热力站多级给水泵泄压阀发生汽蚀的原因和过程，并结合现场实际，热力站找到了减少阀门发生汽蚀破坏的方法，是通过更改阀的安装方式、优化调整操作方法来实现。从改造后的运行情况看，效果较明显，阀门运行时的噪声明显减小，证实汽蚀得到了有效控制。今后可以考虑为九级给水泵增加变频器，增加水泵出口压力的可调节性，进一步减小该阀门的压力冲击。

The Causes and Countermeasures Multistage Pump Pressure Relief Valve Cavitation Analysis

Lu Ying

By analyzing the regulating valve type，with material factors，installation，operation，etc.，identify the causes cavitation valve leakage and add

cut-off valve；cavitation；cause analysis；measures

TG315.4

B

1003-6490（2016）03-0022-01

2016-03-18

卢英（1975—），女，天津人，工程师，主要研究方向为热能工程。