1. attēls 2. attēls
3. attēls
4. attēls
Ievērojams šķidruma spiediena kritums globusa vārstā zem tvaika spiediena liek tvaikiem izspiesties no šķidruma. Burbuļi atgūs spiedienu un sabruks, radot spiediena viļņus. Līdz ar to spiediena viļņi var sabojāt globusa vārstu ligzdu, aizbāzni un korpusu. Kavitācija var radīt neregulāras bedres un eroziju apdarē (sēdeklī un spraudnī), korpusā un pakārtotajos cauruļvados. 2. attēlā parādīti kavitācijas bojājumi mazu bedrīšu veidā, kas ir ļoti līdzīgi korozijas bojājumiem globusa vārstu aizbāžņos.
Kavitācijai papildus korozijai un erozijai ir arī citas negatīvas sekas:
- Skaļš troksnis
- Spēcīga vibrācija
- Plūsmas aizrīšanās tvaika veidošanās dēļ
- Šķidruma īpašību maiņa
- Rūpnīca slēgta
KAVITĀCIJAS SPIEGUMA MĒRĪŠANA
Kavitācijas smagumu mēra ar dobuma indeksu, ko aprēķina, izmantojot šo formulu:
Vārstu kavitācijas smagums un paplašinājums, pamatojoties uz dobuma indeksa vērtībām, ir norādīts 1. tabulā.
3. attēlā parādīts plūsmas testa un kavitācijas koeficienta attīstības rezultāts ceturkšņa apgrieziena vārstiem, tostarp lodveida, droseļvārstiem un aizbāžņa vārstiem.
Kavitācijas risks ir atkarīgs ne tikai no kavitācijas indeksa, bet arī no vārsta atvēršanās procentiem. Faktiski mazāka vārsta atvēršana palielina kavitācijas iespējamību. Ir arī citi parametri, kas ietekmē kavitāciju:
- Vārsta izmērs: Lielāki vārstu izmēri palielina kavitācijas risku.
- Spiediena klase: Augstākas spiediena klases vārstiem var būt lielāks spiediena kritums un kavitācijas risks.
- Materiāls: cietākiem materiāliem, piemēram, 22Cr dupleksam, ir mazāks kavitācijas risks, salīdzinot ar mīkstāku materiālu izvēli, piemēram, austenīta nerūsējošajiem tēraudiem. Turklāt tādiem cietajiem apdares materiāliem kā Stellite 6 (UNS R30006) vai Stellite 21 kā cieta vai pārklājuma forma un 13Cr martensīta nerūsējošajiem tēraudiem, piemēram, UNS S41000 vai 415000, ir lielāka izturība pret kavitāciju.
- Noplūde: noplūde no vārsta ligzdas, kad vārsts ir aizvērts, palielina kavitācijas risku.
- Plūsmas režīms: Turbulents un liels plūsmas ātrums palielina kavitācijas risku.
- Apdares dizains: Piemēram, daudzpakāpju apdares dizains rada spiediena kritumu divos vai vairākos posmos, lai izvairītos no augsta spiediena krituma vienā posmā. Otra daudzpakāpju apdares dizaina priekšrocība ir augsts spiediena kritums prom no sēdekļa un aizbāžņu blīvējuma zonām.
IEROSINĀTIE RISINĀJUMI
Ir dažādas pieejas, lai izvairītos no kavitācijas. Tie ietver vārsta nomaiņu un globusa vārstu izvēles samazināšanu. Citi risinājumi attiecas uz izturīgāka taisna raksta globusa vārsta izvēli.
Jauns standarts
American Petroleum Institute (API) 623 standarta pirmais izdevums, kas tika izdots 2013. gadā, ietver prasības globusa vārstiem, lai izvairītos no noplūdes, vibrācijas un kavitācijas. API 623 standarts nosaka cieto apdari gan sēdeklim, gan spraudnim, gan vadītajam diskam, īpaši augsta spiediena klasēm. API 623 norādītais kāta diametrs atbilst API 600 lietā tērauda vārstuļu standarta principiem ar dažādām vērtībām. Kāta diametra vērtības API 623 ir lielākas nekā citiem lodveida vārstu standartiem, tostarp BS 1873, lai izvairītos no pārrāvumiem, piemēram, kāta un spraudņa atdalīšanās. Šis standarts attiecas uz vārstiem diametrā no 2- līdz 24-collām un spiediena klasēm no 150 līdz 2500. Stellite ir kobalta-hroma sakausējums, ko plaši izmanto globusa vārsta iekšējo komponentu, tostarp ligzdas, cietai apdarei. un spraudni, lai novērstu eroziju un kavitāciju.
Alternatīva vārstu izvēle
5. attēls
Y veida globusveida vārsti (pazīstami arī kā slīpie vārsti) un aksiālie vārsti (4. un 5. attēls) ir alternatīvi vārstu veidi, kurus var izmantot, lai izvairītos no erozijas un kavitācijas. Plūsmas ceļš Y veida raksta globusa vārsta iekšpusē ir taisnāks nekā taisnā raksta globuss.
Aksiālajiem vārstiem kā jaunās paaudzes DAGO globusveida vārstiem ir daudz priekšrocību, piemēram, zems spiediena kritums, ātrs aizvēršanās un atvēršanas ātrums, vienmērīgas plūsmas raksturlielums, zems darbības griezes moments un ilgs konstrukcijas kalpošanas laiks. Tomēr aksiālie vārsti un Y-veida vārsti ir dārgāki nekā taisna tipa globusveida vārsti attiecībā uz izdevumu izmaksām (CAPEX). Turklāt droseļvārsti var būt vēlamā izvēle komunālajos pakalpojumos, piemēram, ūdens, nevis globusa vārsti. Viens no iemesliem, kāpēc jūras ūdens pakalpojumos droseļvārstu vietā izvēlēties droseļvārstus, ir tas, ka droseļvārsti ir lētāki, lai gan tauriņvārstu iekšpusē var rasties kavitācija, kā tas notiek globusveida vārstos.
SECINĀJUMS
Kavitācija ir galvenā darbības problēma parastajos T veida globusveida vārstos. Izvēloties cietos apdares materiālus, piemēram, Stellite, izmantojot pretkavitācijas apdari, piemēram, daudzpakāpju tipu, un piemērot API 623 standartu, ir ieteicams projektēt T veida globe valves (DAGO). Tomēr tādu vārstu kā Y-veida globusa (DAGO) vai aksiālo vārstu izvēle var būt arī labs risinājums, lai samazinātu vai izvairītos no kavitācijas riska.