Hvorfor er sommerfuglventilen utsatt for kavitasjon?

Mottakelighet avsommerfuglventilertil kavitasjon er nært knyttet til deres strukturelle egenskaper, fluiddynamiske egenskaper og driftsforhold. De spesifikke årsakene er som følger:

1. Butterflyventilstrukturen fører til dannelsen av lokale lavtrykksområder

Åpnings- og lukkekomponentene til sommerfuglventiler er skiveformede sommerfuglplater. Når du roterer for å åpne, må væske strømme rundt kanten av sommerfuglplaten. En lokal lavtrykkssone vil dannes bak sommerfuglplaten (nedstrøms side). Når væsketrykket faller under det mettede damptrykket, vil oppløste gasser i væsken felle ut og danne bobler, som er det første stadiet av kavitasjon.

Typisk scenario: Under høy trykkforskjell eller høyhastighets vannstrømningsforhold øker strømningshastigheten ved kanten av sommerfuglplaten kraftig. I følge Bernoullis prinsipp fører økningen i strømningshastighet til en reduksjon i trykk, noe som ytterligere forverrer dannelsen av lavtrykksområder og skaper forhold for kavitasjon.

2. Påvirkning av væsketurbulens og boblekollaps

Når væsken fører bobler inn i høytrykkssonen (som nedstrøms rørledninger tilsommerfuglventiler), vil boblene raskt kollapse, og produsere mikrostråler som påvirker metalloverflaten. Hyppigheten av denne påvirkningen er ekstremt høy (opptil titusenvis av ganger per sekund), og forårsaker gradvis gropdannelse og avskalling på metalloverflaten, som til slutt skader tetningsoverflaten.

Datastøtte: Eksperimenter har vist at slagkraften som genereres av boblekollaps kan nå flere hundre megapascal, langt overstige utmattelsesstyrken til vanlige metallmaterialer, og er kjernemekanismen for kavitasjonsskader.

3. Reguleringsegenskapene til spjeldventiler forverrer risikoen for kavitasjon

Butterflyventiler brukes ofte til strømningsregulering, men når åpningen er liten (<15 °~20 °), passerer væsken gjennom det smale gapet mellom sommerfuglplaten og ventilsetet, noe som forårsaker en kraftig økning i strømningshastigheten, reduserer trykket ytterligere og øker risikoen for kavitasjon betydelig.

Teknisk tilfelle: I innløpsventilen eller kloakkbehandlingssystemet til en vannkraftstasjon, hvis spjeldventilen er i en liten åpningsjusteringstilstand over lang tid, vil det raskt oppstå kavitasjonsgroper bak ventilplaten, noe som forårsaker tetningssvikt og krever hyppig utskifting av ventilplaten eller tetningsringen.

4. Påvirkning av middels egenskaper og driftsforhold

Partikkelholdig medium: Hvis væsken inneholder harde partikler som sediment og metalloksider, vil mikrostrålen som genereres av kavitasjon bære partiklene til å støte på tetningsoverflaten, danne en "erosjonskavitasjon" komposittskade og akselerere feilen.

Høy temperatur eller etsende medier: Høy temperatur kan redusere overflatespenningen til væsker og fremme dannelsen av bobler; Etsende medier kan svekke anti-kavitasjonsevnen til metallmaterialer, og den doble effekten forverrer svikt i sommerfuglventiler.

5. Begrensninger for spjeldventiltyper og design

Enkel eksentrisk/senter spjeldventil: Det er nødvendig å vurdere retningen på vannstrømmen (ventilplate forspent nedstrøms). Omvendt installasjon vil skade stabiliteten til strømningsfeltet og øke risikoen for kavitasjon.

Vertikal rørledningsinstallasjon: Egenvekten til ventilplaten kan forårsake ujevn belastning på tetningsoverflaten, noe som resulterer i lokal trykkreduksjon og indusering av kavitasjon.

Myk forseglet sommerfuglventil: Gummitetningsringer er utsatt for avskalling og skade under kavitasjonspåvirkning, mens de er hardt forsegletsommerfuglventilerSelv om den er motstandsdyktig mot erosjon, har de høyere kostnader og begrenset bruk.