Почему следует избегать работы под надзором регулирующего органа на небольших открытых площадках?

Регулирующий клапан является компонентом автоматического управления технологическим процессом на заводе. Регулировка регулирующего клапана напрямую влияет на качество автоматического управления технологическим процессом на заводе. Поэтому обеспечение стабильной и надежной работы регулятора имеет большое значение для автоматизированной системы обработки материалов. На практике малая степень открытия является одной из основных причин сокращения срока службы клапана. Так почему же малая степень открытия влияет на срок службы клапана? Мы изучили влияние малой степени открытия на заводе контрольно-измерительного оборудования, чтобы подробно разобраться в причинах эрозии. Малая степень открытия приводит к слишком малому зазору между клапаном и седлом, а также к сильному износу сердечника и седла регулирующего клапана, что в краткосрочной перспективе может привести к поломке регулятора. Во-вторых, малая степень открытия приводит к сильному давлению и изменению расхода. Когда это происходит из-за чрезмерной жесткости клапана, регулятор начинает работать нестабильно. В-третьих, в рабочем состоянии регулятора, когда он закрывается, возникает явление скачкообразного изменения потока, что свидетельствует о ненормальном открытии и регулировке. При открытии клапана примерно на 3% уплотнительная поверхность сердечника клапана слишком сильно смыкается, что приводит к значительному повреждению уплотнительной поверхности сердечника клапана. Во-четвертых, некоторые типы клапанов не подходят для работы при малых степенях открытия. Например, дроссельные заслонки: несбалансированный крутящий момент при малой степени открытия может вызывать скачки открытия и закрытия. Аналогично, пневматические диафрагменные регулирующие клапаны, если это двухседельный регулятор, имеют два седла, одно из которых обычно находится в открытом состоянии, а другое — в закрытом. Хотя клапан и имеет ослабленную защиту от утечек, при малых значениях открытия он становится очень нестабильным и подверженным скачкам. Вкратце, если регулятор работает нормально, не требует частой промывки, что увеличивает срок службы клапана, следует избегать работы регулирующих клапанов при малых степенях открытия. Согласно практическому опыту, коэффициент заполнения клапана обычно должен быть не менее 8% ~ 12%, но для клапанов высокого давления, двухседельных клапанов, дроссельных заслонок, регулирующих клапанов в закрытом состоянии он должен быть более 20% (линейный клапан) ~ 30% (логарифмический клапан). Небольшая степень открытия приводит к коррозии, вызванной мгновенным испарением пара, и кавитации, что вызывает блокировку потока. Когда рабочая среда регулирует поток через седло клапана, минимальный поток уменьшается. Когда жидкость протекает через рабочую среду с уменьшенным рабочим телом, балка становится тоньше и сужается. Минимальный поток в балке с уменьшенным рабочим телом фактически уменьшается ниже по потоку, а не уменьшается. При наличии суженного участка потока скорость потока рабочей среды увеличивается, а максимальное значение скорости значительно уменьшается при увеличении давления в суженном участке потока. При увеличении давления рабочей среды ниже температуры насыщенного пара жидкости образуется пузырьки, формируя двухфазный газожидкостный поток. Если в поперечном сечении потока жидкости в сужающемся участке ниже клапана выходное давление все еще ниже давления насыщенного пара жидкости, то ниже клапана образуется большое количество паровых пузырьков, что вызывает явление вспышки. Чем ниже давление на выходе, тем больше пузырьков, и тем серьезнее явление вспышки. Если давление ниже клапана вернется к давлению насыщенного пара жидкости или произойдет взрыв пузырьков, вызывающий кавитацию. Разрыв паровых пузырьков высвобождает энергию, создавая шум, похожий на шум потока песка через клапан. Когда регулирующий клапан открыт на небольшую степень, через него будет ощущаться шум жидкости, а также усилится вибрация корпуса, что и является причиной кавитации. В условиях вспышки, по сравнению с условиями работы при кавитации, режим вспышки газожидкостного двухфазного потока сужается после того, как поток ниже клапана начинает сужаться, и чем дольше длится эффект кавитации газожидкостного двухфазного потока, тем больше повреждение клапана и трубопровода. Вред от вспышки заключается в основном в механическом износе и коррозии. С одной стороны, капли и пузырьки, контактирующие с корпусом клапана, оказывают сильное ударное воздействие на поверхность, а из-за высокой скорости газа и угла удара на поверхности происходит серьезная эрозия, вызванная контактом пузырьков с корпусом; с другой стороны, при механическом износе корпуса и жидкости происходит разрушение первоначальной обработанной поверхности металла, а поскольку некоторые технологические среды, в основном содержащие воду и кислород, приводят к образованию новых оксидов на поверхности металла и коррозии. Эрозионное повреждение характеризуется гладкой, полированной поверхностью после промывки. Наиболее проблемное место обычно находится в зоне высокой скорости потока, как правило, в месте контакта сердечника клапана и седла клапана или вблизи них, поэтому детали корпуса также должны быть изготовлены из материалов с высокой эрозионной стойкостью. Кавитация представляет собой в основном ударное воздействие, вызывающее быстрое разрушение пузырьков и образование трещин, когда мощный удар высокоскоростной струи оказывает сильное эрозионное воздействие на поверхность металла. Если пузырек воздуха вблизи клапана лопнет на поверхности твердого вещества, высвобождающаяся энергия будет медленно разрывать материал, и поверхность сердечника клапана будет похожа на шероховатую поверхность угольной золы. Если пузырек лопнет в трубопроводе, расположенном ниже по потоку, это может привести к аналогичным повреждениям трубопровода. Для решения проблемы малых степеней открытия регулятора используются различные методы, среди которых, вероятно, есть несколько общих. Снижение разницы давлений на обоих концах в соответствии с уравнением потока приводит к уменьшению перепада давления через несколько часов, соответственно, и к снижению потока, что позволяет поддерживать неизменным расход клапана и увеличивать степень его открытия. Поэтому можно использовать ручные клапаны в трубопроводе, приближая регулятор к точке открытия, или же увеличить потребление давления через ограничительное отверстие после регулятора.