關鍵詞：特殊高壓調節閥 沖蝕 氣蝕

    高壓調節閥通常是指PN≥16Mpa的閥，該閥使用中主要存在的問題不是壓力大，而是壓差特別大時，對閥芯、閥座產生嚴重的氣蝕和腐蝕，整閥的壽命極短，一般的閥僅能用上1～2個月。

    高壓閥壽命短的主要原因有兩個：

    1、沖蝕：

    在節流口，介質高速流動，具有強大動能，它可以很快將閥芯、閥座沖出流線型的細槽。尤其在小開度時，節流間隙小，節流速度達到大值，巨大的沖刷作用會破壞鈍化型金屬的表面鈍化膜，并妨礙其再鈍化，使金屬處于表面鈍化膜不完善或者不存在的狀態，腐蝕速度急劇增加。這就是調節閥為什么要避免小開度工作的主要原因。

    2、氣蝕：

    當介質流過節流口時，其速度急劇增加，壓力急劇下降，當壓力低于飽和蒸氣壓時，液體就會閃蒸出氣體來，形成氣液雙向流動。氣體裹挾著未氣化的液滴，以極高的速度撞擊閥芯，對閥芯造成了巨大的破壞。這種破壞過程類似于噴砂過程（噴砂是以空氣為載體帶著磨料向前移動，磨料的速度接近載體），其中液滴相當于磨料，載體為氣體。

    當氣液流過節流口時，速度逐漸下降，壓力也逐漸恢復，當壓力大于飽和蒸氣壓時，氣泡破裂，四周的液體以很快的速度來填充氣泡所占的空間，在液體內部發生猛烈的撞擊，在小范圍內壓力可以達到幾千個大氣壓，瞬間產生的強大沖擊波會對閥芯表面產生極大的破壞作用，它和氣液流的“噴砂”過程聯合作用，使閥芯表面產生蜂窩狀的凹坑，從而在很短的時間內造成嚴重的物理性損傷。整個過程伴隨有較大的振動和噪音。

    氣蝕的產生過程如圖一所示。

    小開度工作時，沖蝕是主要矛盾，大開度工作時，氣蝕是主要矛盾。所以在實際是用當中應盡量避免小開度工作。

圖一、氣蝕產生過程示意圖

    山西蘭花科技創業股份有限公司化肥分公司使用重慶華林公司尿素專用P4(合成塔出口壓力)調節閥，其結構如下：

圖二、重慶華林P4專用高壓閥結構圖

    該閥的特點是多次節流，分攤壓差.

    A處：接管縮徑。相當于孔板節流，約占總壓降的10％。

    B處：單座節流。為主節流，為單座閥結構，約占總壓降的30％。

    C處：套筒節流。為套筒結構，約占總壓降的60％。

    因此，本高壓閥的結構相當于：孔板+單座閥+套筒閥。

    可以看出，在相當于傳統單座閥的B處，承受的壓差只是普通調節閥的30％。

    在未使用本閥之前，普通的角式高壓閥壽命較短，少則十幾天，多則三四個月，經常因為P4閥的故障引起尿素停車，對生產造成了特別大的影響。在使用了本閥門之后，幾乎沒有因為P4閥對生產而造成影響。蘭花科創化肥分公司共有10萬噸／年和20萬噸／年兩套全循環水溶液法尿素裝置，其中一尿（10萬噸／年）于2002年9月安裝此閥（期間停產一年左右），使用至今，實際連續運行時間為十個月；而二尿（20萬噸／年）于2003年1月份安裝此閥后使用至今，已連續運行一年半時間，并且仍在繼續正常使用。根據實際運行情況，其壽命將可達2－3年。在國內多家知名氮肥廠家，如宜化、郴化、洞氮、魯西等都有使用。

    同樣的問題也存在于合成氨的氨分、冷交液位自調上，液氨經過放氨閥時，除了沖刷作用和液氨氣化形成二相流外，還有部分溶解在液氨中的H2、N2在放氨過程中的大減壓總被解析出來，據有關資料介紹，1m3的液氨在減壓時將釋放出48m3的H2、N2，這無疑加劇了氣蝕作用。

    天脊集團晉城化工公司化工廠∮1600、∮1400合成系統由湖南安醇公司設計，其氨分、冷交調節閥使用了湖南汩羅精誠自動化設備廠生產的專用放氨閥。自2002年12月投產以來，一直穩定工作至今。其結構如下：

    該閥的特點是多次節流，分攤壓差.

    此閥門采用側進底出的結構形式。從套筒中心的對稱小孔中噴入的液體成為二相流體，一方面在套筒中心相互撞擊，使大多數高速度液滴失去動能，而轉化為熱能；另一部分穿過中心及經過撞擊后速度仍然較高的液滴，到達對面的筒壁時，由于受到滯留筒腔內液體的阻隔，動能仍會自行消緩，避免了對閥塞及筒壁的直接破壞。

    效益分析：

    全循環水溶液法尿素裝置中的P4閥如使用普通單座調節閥，其壽命一般在1～6個月，折衷以三個月的使用壽命計算，每年將有4天因出現故障及更換閥門等原因而影響尿素產量。而在使用華林公司的特殊高壓調節閥后，以應用于18.30尿素計算，日產量為1000噸，每年將減少尿素損失4000噸。閥門使用壽命一般在2～3年，以2年計算，在2年的使用壽命計算，將增加尿素產量8000噸，價值1100元（2003年價）*8000噸＝880萬元，還不包括因減少更換調節閥而節省的設備購置費用。

    存在問題及討論：

    1、防止小開度工作是關鍵，當選型時，一定要避免DN值選過大，否則將發揮不出其長處，而也將在短時間內損壞。

    2、重慶華林的調節閥在使用當中總體來講是比較令人滿意的，只是由于手輪采用頂裝式，下雨等原因會引起手輪螺桿螺紋的生銹腐蝕，因而必須采取防腐措施，另外手輪的位置也沒有指示裝置，無法將手輪象常規手輪一樣放在中間自由位置。

    3、氨分、冷交調節閥使用的湖南汩羅精誠自動化設備廠生產的放氨閥，此閥門在設計中因考慮避免自激振蕩的原因，使用了電氣轉換器而不是定位器，而在實際當中，遇到填料摩擦力較大時，往往不能夠定位，造成了調節上的困難，因而我們在出現問題的調節閥上仍然改用定位器。另外在調節閥出現故障的情況或其他情況下，往往使用旁路來調節液位，由于旁路截止閥沒有反氣蝕措施，因而閥芯很快就會被氣蝕損壞，造成液位保不住的情況，此時應該及時更換旁路閥，而不是一味將注意力放在調節閥上。

    總結：

    特殊高壓調節閥是為適應特殊的使用要求而誕生的，它的出色表現保證了化肥生產的長周期連續運行，減少了因調節閥故障而導致的系統停車而造成的損失，為企業創造了巨大的經濟效益，實現了“小投入，大產出”、事半功倍的效果。