預(yù)測(cè)壓力變送器損壞

 壓力變送器的液體阻塞流動(dòng)導(dǎo)致閃蒸，或更常見的是空化,。解釋扼流的經(jīng)典方法是假設(shè)流量隨著壓降的平方根ΔP線性增加,，直到ΔP達(dá)到扼流壓降，ΔP 阻塞,，然后立即變得完全阻塞,，流量沒有進(jìn)一步增加。（參見圖1中的虛線）,。此處用于非壅塞流和阻流（ΔP 扼流）之間分界線的術(shù)語是2012年國際自動(dòng)化學(xué)會(huì)使用的術(shù)語（ISA）控制閥尺寸公式標(biāo)準(zhǔn),。在此之前，分界線沒有給出名稱,，因此閥門制造商制造了名稱,。一些實(shí)例是Δ P 容許，Δ P 端子,，Δ P 最大和Δ P 關(guān)鍵,。實(shí)際上，在ΔP 扼流點(diǎn)處有一定量的圖扼流曲線形狀受閥孔幾何形狀的影響,。例如,，請(qǐng)參

 壓力變送器，它具有顯著的阻塞過渡曲線。對(duì)于分段球閥,，由于流動(dòng)通道的構(gòu)造,，阻塞范圍具有顯著的過渡區(qū)域。分段閥具有不規(guī)則形狀的流動(dòng)區(qū)域,。在不規(guī)則形狀區(qū)域的窄端處的受限流動(dòng)產(chǎn)生局部較高的剪切應(yīng)力,，這導(dǎo)致在這些區(qū)域中首先發(fā)生空化（并最終窒息）。最終,，當(dāng)閥門上的壓降增加時(shí),，整個(gè)區(qū)域?qū)?huì)窒息。由于空化勢(shì)的不均勻分布,，在不同流速下閥門內(nèi)部的不同位置發(fā)生阻塞,。這導(dǎo)致窒息過渡區(qū)域。

 與壓力變送器相比,，截止閥具有非常對(duì)稱的流動(dòng)區(qū)域,，因此同時(shí)在流動(dòng)路徑中的大致所有點(diǎn)處開始阻塞，導(dǎo)致非阻塞流和完全阻塞流之間的過渡區(qū)域短得多,。


 流動(dòng)曲線并發(fā)癥
 沒有公認(rèn)的用于計(jì)算圖的圓形部分的形狀的方法,，因此ISA方程繪制了圖1中的虛線。多年來,，經(jīng)典方法（虛線）用于預(yù)測(cè)空化損傷,。假設(shè)如果實(shí)際壓降小于ΔP 阻塞，則沒有氣穴損壞,，如果實(shí)際壓降大于ΔP 阻塞,，則存在氣穴損壞。近年來,，大多數(shù)控制閥用戶和制造商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到操作過于接近ΔP 堵塞點(diǎn)可能導(dǎo)致不可接受的氣穴損壞程度,。發(fā)現(xiàn)由空化引起的振動(dòng)引起的機(jī)械損壞并不罕見。作者回憶起一個(gè)實(shí)例,，其中將執(zhí)行器連接到閥門的螺栓松動(dòng)到致動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)并準(zhǔn)備脫落的程度。在另一個(gè)例子中,，在壓力變送器下游約20英尺處的電動(dòng)馬達(dá)操作的隔離閥已經(jīng)失效,。由于高振動(dòng)，電動(dòng)機(jī)電容器失效,。

 這種流動(dòng)曲線的舍入使得預(yù)測(cè)損害比將實(shí)際壓降與計(jì)算的扼流壓降相比更復(fù)雜（假設(shè)經(jīng)典討論了非壅塞流和扼流之間的突然過渡）,。在靜脈收縮處的主流流中的壓力下降到F F P V（F F乘以液體的蒸汽壓力）之前，可以開始噪聲和損壞,。盡管許多已發(fā)表的關(guān)于窒息流,，氣穴和閃光的討論都談到靜脈收縮壓降至蒸汽壓，但許多壓力變送器試驗(yàn)表明，靜脈收縮處的壓力必須低于上游蒸氣壓,，以便在靜脈收縮中發(fā)生蒸發(fā),。并流動(dòng)到扼流圈。F的圖1中的ISA公式F給出了一個(gè)很好的近似值,，即低于上游蒸汽壓力,，靜脈收縮壓力必須下降多少才能流到扼流圈。v形舍入,。  氣蝕階段
 當(dāng)靜脈收縮處主流射流的平均壓力仍高于液體蒸汽壓力的F F倍時(shí),，空化的第一階段開始。在流動(dòng)面積突然增加的點(diǎn)處,，附接到閥的物理邊界的流線可以分離,，并且當(dāng)它們這樣做時(shí)，它們形成渦流或漩渦,。渦流中的旋轉(zhuǎn)速度可以足夠高,，使得渦流內(nèi)的局部壓力下降到低于蒸汽壓力并且形成蒸汽氣泡。隨著渦流的旋轉(zhuǎn)速度降低,，蒸汽泡周圍的壓力增加,，氣泡破裂。渦流也在鄰近主射流的剪切層中形成,，其中存在高速梯度,，并且這些也是空化的潛在來源。


 即使在壓力變送器開始偏離直線之前,，這種空化水平也有可能產(chǎn)生噪聲并造成損壞,。

 隨著瓣膜上的壓降增加，靜脈收縮處的速度增加,，靜脈收縮處的壓力下降至F F P V,。

 通過壓力變送器的流量取決于靜脈收縮處的壓力。由于靜脈收縮處的壓力不可能小于F F乘以液體的蒸汽壓力,，因此流動(dòng)會(huì)變得窒息; 也就是說,，下游壓力的進(jìn)一步降低不會(huì)導(dǎo)致流量進(jìn)一步增加。

 在F L（Δp 阻塞）計(jì)算的扼流點(diǎn)處或之外操作閥門幾乎肯定會(huì)導(dǎo)致過大的噪音和氣穴損壞,。

 空化損傷預(yù)測(cè)
 對(duì)氣穴現(xiàn)象的關(guān)注是雙重的：高噪聲水平的可能性和閥門損壞的可能性,。存在幾種用于預(yù)測(cè)閥門噪聲的可靠方法，包括由國際電工委員會(huì),，ISA和德國VDMA公布的方法,。沒有標(biāo)準(zhǔn)來預(yù)測(cè)空化損傷。

 一些閥門制造商預(yù)測(cè)氣蝕損傷的開始通過定義一個(gè)初始損傷的壓降,，這此作者將調(diào)用Δ P ID,，使用K ?因子。

 最初，閥制造商定義的Δ P ID和K ?為在該處實(shí)際流動(dòng)曲線通過2％從直線偏離的點(diǎn),。后來確定這不一定與損害的開始同時(shí)發(fā)生,。一些制造商現(xiàn)在評(píng)估具有氣穴損壞的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并將有希望的K c值分配給壓力變送器,。一家制造商使用K c作為其閥桿引導(dǎo)的截止閥,，其等于0.7，它聲稱可以很好地預(yù)測(cè)損壞開始的點(diǎn),。

 其他制造商,，基于推薦的做法ISA-RP75.23-1995，評(píng)估控制閥氣蝕的注意事項(xiàng),，使用西格瑪（σ）來表示各種氣蝕水平,。它們使用σmr的值（制造商建議的特定閥門的西格瑪最小值）。Sigma定義為（P 1 -P V）/ ΔP,。σ 先生和K ?是彼此的倒數(shù)和傳達(dá)類似的信息,，盡管推薦的做法包括更多的參數(shù)。較高的K c值值使初始損傷點(diǎn)更接近ΔP 阻塞,，其中σmr的較低值做同樣的操作,。

 FL不是空化參數(shù)，而是壓力變送器,。其唯一用途是基于以下假設(shè)確定理論阻塞流動(dòng)點(diǎn)：阻塞流動(dòng)點(diǎn)ΔP 阻塞是壓力變送器中所示的兩條直虛線的紅色和綠色的交點(diǎn),。使用FL作為空化參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致不可接受的空化損壞水平。
 
 空化方法的歷史
 作者最熟悉并且已經(jīng)成功使用超過25年的預(yù)測(cè)空化損傷的方法是基于這樣的事實(shí),，即導(dǎo)致?lián)p壞的同樣的事物也會(huì)引起噪聲,，即蒸汽泡的破壞。

 1985年漢斯·鮑曼博士發(fā)表了一篇文章,，其中他建立了最大聲壓級(jí)為85 A加權(quán)分貝（dBA）作為上限,，以避免蝴蝶中出現(xiàn)不可接受的空化損傷水平，從而將噪聲與空化損傷相關(guān)聯(lián)的想法浮出水面,。閥門,。2為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，閥門制造商美卓對(duì)許多應(yīng)用進(jìn)行了研究,，其中一些情況下空化損壞很小,，而在另一些情況下則過度。結(jié)論是,，如果預(yù)測(cè)的噪聲水平低于研究中確定的極限,，則可以預(yù)測(cè)損傷在可接受的范圍內(nèi),。對(duì)于6英寸閥門,，限制為85 dBA。

 因?yàn)橄嗤瑪?shù)量的氣泡每秒導(dǎo)致聲壓級(jí)為85 dBA，并且在6英寸閥門中存在空化損壞的可能性更大,，并且在8英寸閥門中更少集中,，每秒允許更多氣泡因此，較大的閥門中存在較高的噪音水平,。應(yīng)用相同的推理,，4英寸閥門中每秒容許的氣泡數(shù)量將更集中在3英寸閥門中，因此為避免損壞較小的閥門,，噪聲限制必須更低,。

 建立的SPL限值（基于使用VDMA 24422 1979的噪聲計(jì)算），以避免空化損壞：

 最大3英寸閥門尺寸：80 dBA
 4-6英寸：85分貝
 8至14英寸：90分貝
 16英寸和更大：95分貝 
 請(qǐng)注意,，無論噪聲計(jì)算如何,，實(shí)際壓降必須小于阻塞壓降，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)表明,，在扼流壓降之上操作幾乎肯定會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)壓力變送器應(yīng)用中的損壞,。