Γιατί η βαλβίδα πεταλούδας είναι επιρρεπής σε σπηλαίωση;

Η ευαισθησία τουβαλβίδες πεταλούδαςμε τη σπηλαίωση σχετίζεται στενά με τα δομικά τους χαρακτηριστικά, τα χαρακτηριστικά δυναμικής ρευστών και τις συνθήκες λειτουργίας. Οι συγκεκριμένοι λόγοι είναι οι εξής:

1. Η δομή της βαλβίδας πεταλούδας οδηγεί στο σχηματισμό τοπικών περιοχών χαμηλής πίεσης

Τα εξαρτήματα ανοίγματος και κλεισίματος των βαλβίδων πεταλούδας είναι πλάκες πεταλούδας σε σχήμα δίσκου. Όταν περιστρέφεται για να ανοίξει, το υγρό πρέπει να ρέει γύρω από την άκρη της πλάκας πεταλούδας. Μια τοπική ζώνη χαμηλής πίεσης θα σχηματιστεί πίσω από την πλάκα πεταλούδας (κάτω πλευρά). Όταν η πίεση του υγρού πέσει κάτω από την πίεση των κορεσμένων ατμών, τα διαλυμένα αέρια στο υγρό θα καθιζάνουν και θα σχηματίσουν φυσαλίδες, που είναι το αρχικό στάδιο της σπηλαίωσης.

Τυπικό σενάριο: Υπό συνθήκες υψηλής διαφοράς πίεσης ή υψηλής ταχύτητας ροής νερού, η ταχύτητα ροής στην άκρη της πλάκας πεταλούδας αυξάνεται απότομα. Σύμφωνα με την αρχή του Bernoulli, η αύξηση της ταχύτητας ροής οδηγεί σε μείωση της πίεσης, επιδεινώνοντας περαιτέρω το σχηματισμό περιοχών χαμηλής πίεσης και δημιουργώντας συνθήκες για σπηλαίωση.

2. Επίδραση αναταράξεων ρευστού και κατάρρευση φυσαλίδων

Όταν το υγρό μεταφέρει φυσαλίδες στη ζώνη υψηλής πίεσης (όπως κατάντη σωληνώσεις τουβαλβίδες πεταλούδας), οι φυσαλίδες θα καταρρεύσουν γρήγορα, δημιουργώντας μικροπίδακες που προσκρούουν στη μεταλλική επιφάνεια. Η συχνότητα αυτής της πρόσκρουσης είναι εξαιρετικά υψηλή (έως και δεκάδες χιλιάδες φορές ανά δευτερόλεπτο), προκαλώντας βαθμιαία διάνοιξη και ξεφλούδισμα στη μεταλλική επιφάνεια, καταστρέφοντας τελικά την επιφάνεια στεγανοποίησης.

Υποστήριξη δεδομένων: Πειράματα έδειξαν ότι η δύναμη πρόσκρουσης που δημιουργείται από την κατάρρευση της φυσαλίδας μπορεί να φτάσει αρκετές εκατοντάδες megapascal, υπερβαίνοντας κατά πολύ την αντοχή σε κόπωση των συνηθισμένων μεταλλικών υλικών και είναι ο βασικός μηχανισμός της ζημιάς από τη σπηλαίωση.

3. Τα ρυθμιστικά χαρακτηριστικά των βαλβίδων πεταλούδας επιδεινώνουν τον κίνδυνο σπηλαίωσης

Οι βαλβίδες πεταλούδας χρησιμοποιούνται συνήθως για ρύθμιση ροής, αλλά όταν το άνοιγμα είναι μικρό (<15 °~20 °), το υγρό διέρχεται από το στενό κενό μεταξύ της πλάκας πεταλούδας και της έδρας της βαλβίδας, προκαλώντας απότομη αύξηση της ταχύτητας ροής, περαιτέρω μείωση της πίεσης και αυξάνοντας σημαντικά τον κίνδυνο σπηλαίωσης.

Τεχνική περίπτωση: Στη βαλβίδα εισαγωγής ή στο σύστημα επεξεργασίας λυμάτων ενός υδροηλεκτρικού σταθμού, εάν η βαλβίδα πεταλούδας βρίσκεται σε κατάσταση ρύθμισης μικρού ανοίγματος για μεγάλο χρονικό διάστημα, θα εμφανιστούν γρήγορα κοιλώματα σπηλαίωσης πίσω από την πλάκα της βαλβίδας, προκαλώντας αστοχία στεγανοποίησης και απαιτώντας συχνή αντικατάσταση της πλάκας βαλβίδας ή του δακτυλίου στεγανοποίησης.

4. Επιρροή χαρακτηριστικών του μέσου και συνθηκών λειτουργίας

Μέσο που περιέχει σωματίδια: Εάν το ρευστό περιέχει σκληρά σωματίδια όπως ίζημα και οξείδια μετάλλων, η μικροεκτόξευση που δημιουργείται από τη σπηλαίωση θα μεταφέρει τα σωματίδια για να προσκρούσουν στην επιφάνεια σφράγισης, σχηματίζοντας μια σύνθετη ζημιά "σπηλαίωσης διάβρωσης" και επιταχύνοντας την αστοχία.

Υψηλή θερμοκρασία ή διαβρωτικά μέσα: Η υψηλή θερμοκρασία μπορεί να μειώσει την επιφανειακή τάση των υγρών και να προάγει το σχηματισμό φυσαλίδων. Τα διαβρωτικά μέσα μπορούν να αποδυναμώσουν την ικανότητα κατά της σπηλαίωσης των μεταλλικών υλικών και η διπλή επίδραση επιδεινώνει την αστοχία των βαλβίδων πεταλούδας.

5. Περιορισμοί τύπων και σχεδίων βαλβίδων πεταλούδας

Μονή έκκεντρη/κεντρική βαλβίδα πεταλούδας: Είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη την κατεύθυνση της ροής του νερού (η πλάκα βαλβίδας πολωμένη προς τα κάτω). Η αντίστροφη εγκατάσταση θα βλάψει τη σταθερότητα του πεδίου ροής και θα αυξήσει τον κίνδυνο σπηλαίωσης.

Εγκατάσταση κάθετου αγωγού: Το ίδιο βάρος της πλάκας βαλβίδας μπορεί να προκαλέσει ανομοιόμορφη πίεση στην επιφάνεια στεγανοποίησης, με αποτέλεσμα τη μείωση της τοπικής πίεσης και την πρόκληση σπηλαίωσης.

Μαλακή στεγανοποιημένη βαλβίδα πεταλούδας: Οι λαστιχένιοι δακτύλιοι στεγανοποίησης είναι επιρρεπείς σε ξεφλούδισμα και ζημιά λόγω κρούσης σπηλαίωσης, ενώ σφραγίζονται σκληράβαλβίδες πεταλούδαςΑν και είναι ανθεκτικά στη διάβρωση, έχουν υψηλότερο κόστος και περιορισμένες εφαρμογές.