Hvorfor er sommerfugleventilen tilbøjelig til kavitation?

Modtageligheden afsommerfugleventilertil kavitation er tæt forbundet med deres strukturelle egenskaber, væskedynamiske egenskaber og driftsbetingelser. De specifikke årsager er som følger:

1. Sommerfugleventilstrukturen fører til dannelsen af ​​lokale lavtryksområder

Butterflyventilernes åbnings- og lukkekomponenter er skiveformede sommerfugleplader. Når den drejes for at åbne, skal væske strømme rundt om kanten af ​​sommerfuglepladen. En lokal lavtrykszone vil danne sig bag sommerfuglepladen (nedstrøms side). Når væsketrykket falder under det mættede damptryk, vil opløste gasser i væsken udfældes og danne bobler, hvilket er det indledende stadium af kavitation.

Typisk scenarie: Under højtryksforskel eller højhastighedsvandstrømningsforhold stiger strømningshastigheden ved kanten af ​​sommerfuglepladen kraftigt. Ifølge Bernoullis princip fører stigningen i strømningshastigheden til et fald i tryk, hvilket yderligere forværrer dannelsen af ​​lavtryksområder og skaber betingelser for kavitation.

2. Påvirkning af væsketurbulens og boblekollaps

Når væsken fører bobler ind i højtrykszonen (såsom nedstrøms rørledninger afsommerfugleventiler), vil boblerne hurtigt kollapse og producere mikrostråler, der påvirker metaloverfladen. Hyppigheden af ​​denne påvirkning er ekstrem høj (op til titusindvis af gange i sekundet), hvilket forårsager gradvise gruber og afskalninger på metaloverfladen, hvilket i sidste ende beskadiger tætningsoverfladen.

Dataunderstøttelse: Eksperimenter har vist, at slagkraften, der genereres af boblekollaps, kan nå flere hundrede megapascal, hvilket langt overstiger udmattelsesstyrken af ​​almindelige metalmaterialer, og er kernemekanismen for kavitationsskader.

3. Butterflyventilernes regulerende egenskaber forværrer risikoen for kavitation

Sommerfugleventiler bruges almindeligvis til flowregulering, men når åbningen er lille (<15 °~20 °), passerer væsken gennem det smalle mellemrum mellem sommerfuglepladen og ventilsædet, hvilket forårsager en kraftig stigning i strømningshastigheden, hvilket reducerer trykket yderligere og øger risikoen for kavitation betydeligt.

Engineering case: I indløbsventilen eller spildevandsbehandlingssystemet på et vandkraftværk, hvis sommerfugleventilen er i en lille åbningsjusteringstilstand i lang tid, vil der hurtigt opstå kavitationshuller bag ventilpladen, hvilket forårsager tætningsfejl og kræver hyppig udskiftning af ventilpladen eller tætningsringen.

4. Indflydelse af medium egenskaber og driftsbetingelser

Partikelholdigt medium: Hvis væsken indeholder hårde partikler såsom sediment og metaloxider, vil mikrostrålen, der genereres af kavitation, bære partiklerne til at støde på forseglingsoverfladen, hvilket danner en "erosionskavitation" sammensat skade og accelererer fejlen.

Høj temperatur eller ætsende medier: Høj temperatur kan reducere overfladespændingen af ​​væsker og fremme dannelsen af ​​bobler; Ætsende medier kan svække metalmaterialers anti-kavitationsevne, og den dobbelte effekt forværrer svigtet af sommerfugleventiler.

5. Begrænsninger af sommerfugleventiltyper og -design

Enkelt excentrisk/center sommerfugleventil: Det er nødvendigt at overveje retningen af ​​vandstrømmen (ventilplade forspændt nedstrøms). Omvendt installation vil beskadige stabiliteten af ​​flowfeltet og øge risikoen for kavitation.

Lodret rørledningsinstallation: Ventilpladens egenvægt kan forårsage ujævn belastning på tætningsoverfladen, hvilket resulterer i lokal trykreduktion og inducering af kavitation.

Blødt forseglet sommerfugleventil: Gummitætningsringe er tilbøjelige til at afskalle og beskadige under kavitationspåvirkning, mens de er hårdt forsegledesommerfugleventilerSelvom de er modstandsdygtige over for erosion, har de højere omkostninger og begrænsede anvendelser.