造成控制型电动阀门产生闪蒸和气蚀的原因分析

物理现象名词被用来描述闪蒸和气蚀， 因为这些情况代表流体介质在相态上的 实际变化。这种变化是从液态变为气态，它通常是由阀座口的最大流道缩径处或其下游的流体速度的增加而引起的。随着液体通过缩径，流束会变细或收缩。流束的最小横断面出现在实际缩径的下游称为缩流断面的点处，如图所示。

 为维持流体稳定地流过阀门，在截面最小的缩流断面处，流速必须是最大的。 流速（或动能）的增加伴随着缩流断面处压力（或势能）的大幅降低。再往下游，随着流束扩展进入更大的区域，速度下降，压力增加；但下游压力不会完全恢复到与电动阀门上游相等的压力，阀门两侧的压差 (∆P) 可衡量阀门中消耗的能量。下图提供了一幅压力情形图，解释了一个流线型高恢复阀（如球阀）与 一个犹豫较大的内部紊流和能量消耗引起的低压力恢复阀门的不同性能。

不管阀门的恢复特性如何，引人注意的与闪蒸和气蚀有关的压差就是阀门进口与缩流断面之间的压差。如果缩流断面处的压力降到流体的蒸汽压力以下（由 于该点处速度增加），气泡就会在流束中形成。随着缩流断面处的压力进一步降到液体的蒸汽压力以下，气泡会大量地形成。在此阶段，闪蒸和气蚀之间没有差别，但是对阀门结构损坏的可能性肯定存在。 如果电动阀门出口的压力仍低于液体的蒸汽压力，气泡将保持在阀门的下游，我们就说过程发生了“闪蒸”。闪蒸对阀门的阀内件会产生严重的冲蚀性破坏，其特点是受冲刷表面有平滑抛光的外形， 如图所示。闪蒸最严重的地方一般是在流速最高处，通常位于阀芯和阀座的密封线上或附近。

另一方面，如果下游压力高于液体的蒸汽压力，气泡会破裂或向内爆炸，从而产生气蚀。蒸汽气泡破裂释放出能量， 并产生一种类似于我们可以想象的砂石流过阀门的噪声。如果气泡在接近阀门的固体表面处破裂，释放的能量会慢慢地撕裂材料，留下一个如图所示的类似于煤渣的粗糙表面。气蚀造成的损坏可延伸至邻近的下游管道，如果在该处存在压力恢复和气泡破裂现象。很明显，高恢复特性的阀门比较容易发生气蚀，因为它的缩流断面压力较低，更有可能降至液体蒸汽压力之下。