預測壓力變送器損壞

 壓力變送器的液體阻塞流動導致閃蒸，或更常見的是空化。解釋扼流的經典方法是假設流量隨著壓降的平方根ΔP線性增加，直到ΔP達到扼流壓降，ΔP 阻塞，然后立即變得完全阻塞，流量沒有進一步增加。（參見圖1中的虛線）。此處用于非壅塞流和阻流（ΔP 扼流）之間分界線的術語是2012年國際自動化學會使用的術語（ISA）控制閥尺寸公式標準。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。一些實例是Δ P 容許，Δ P 端子，Δ P 最大和Δ P 關鍵。實際上，在ΔP 扼流點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，請參

 壓力變送器，它具有顯著的阻塞過渡曲線。對于分段球閥，由于流動通道的構造，阻塞范圍具有顯著的過渡區域。分段閥具有不規則形狀的流動區域。在不規則形狀區域的窄端處的受限流動產生局部較高的剪切應力，這導致在這些區域中首先發生空化（并最終窒息）。最終，當閥門上的壓降增加時，整個區域將會窒息。由于空化勢的不均勻分布，在不同流速下閥門內部的不同位置發生阻塞。這導致窒息過渡區域。

 與壓力變送器相比，截止閥具有非常對稱的流動區域，因此同時在流動路徑中的大致所有點處開始阻塞，導致非阻塞流和完全阻塞流之間的過渡區域短得多。


 流動曲線并發癥
 沒有公認的用于計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，經典方法（虛線）用于預測空化損傷。假設如果實際壓降小于ΔP 阻塞，則沒有氣穴損壞，如果實際壓降大于ΔP 阻塞，則存在氣穴損壞。近年來，大多數控制閥用戶和制造商已經認識到操作過于接近ΔP 堵塞點可能導致不可接受的氣穴損壞程度。發現由空化引起的振動引起的機械損壞并不罕見。作者回憶起一個實例，其中將執行器連接到閥門的螺栓松動到致動器轉動并準備脫落的程度。在另一個例子中，在壓力變送器下游約20英尺處的電動馬達操作的隔離閥已經失效。由于高振動，電動機電容器失效。

 這種流動曲線的舍入使得預測損害比將實際壓降與計算的扼流壓降相比更復雜（假設經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。盡管許多已發表的關于窒息流，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生蒸發。并流動到扼流圈。F的圖1中的ISA公式F給出了一個很好的近似值，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，空化的第一階段開始。在流動面積突然增加的點處，附接到閥的物理邊界的流線可以分離，并且當它們這樣做時，它們形成渦流或漩渦。渦流中的旋轉速度可以足夠高，使得渦流內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，因此流動會變得窒息; 也就是說，下游壓力的進一步降低不會導致流量進一步增加。

 在F L（Δp 阻塞）計算的扼流點處或之外操作閥門幾乎肯定會導致過大的噪音和氣穴損壞。

 空化損傷預測
 對氣穴現象的關注是雙重的：高噪聲水平的可能性和閥門損壞的可能性。存在幾種用于預測閥門噪聲的可靠方法，包括由國際電工委員會，ISA和德國VDMA公布的方法。沒有標準來預測空化損傷。

 一些閥門制造商預測氣蝕損傷的開始通過定義一個初始損傷的壓降，這此作者將調用Δ P ID，使用K ?因子。

 最初，閥制造商定義的Δ P ID和K ?為在該處實際流動曲線通過2％從直線偏離的點。后來確定這不一定與損害的開始同時發生。一些制造商現在評估具有氣穴損壞的實際應用經驗，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作為其閥桿引導的截止閥，其等于0.7，它聲稱可以很好地預測損壞開始的點。

 其他制造商，基于推薦的做法ISA-RP75.23-1995，評估控制閥氣蝕的注意事項，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 ?是彼此的倒數和傳達類似的信息，盡管推薦的做法包括更多的參數。較高的K c值值使初始損傷點更接近ΔP 阻塞，其中σmr的較低值做同樣的操作。

 FL不是空化參數，而是壓力變送器。其唯一用途是基于以下假設確定理論阻塞流動點：阻塞流動點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。使用FL作為空化參數可能會導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成功使用超過25年的預測空化損傷的方法是基于這樣的事實，即導致損壞的同樣的事物也會引起噪聲，即蒸汽泡的破壞。

 1985年漢斯·鮑曼博士發表了一篇文章，其中他建立了最大聲壓級為85 A加權分貝（dBA）作為上限，以避免蝴蝶中出現不可接受的空化損傷水平，從而將噪聲與空化損傷相關聯的想法浮出水面。閥門。2為了驗證這一點，閥門制造商美卓對許多應用進行了研究，其中一些情況下空化損壞很小，而在另一些情況下則過度。結論是，如果預測的噪聲水平低于研究中確定的極限，則可以預測損傷在可接受的范圍內。對于6英寸閥門，限制為85 dBA。

 因為相同數量的氣泡每秒導致聲壓級為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。應用相同的推理，4英寸閥門中每秒容許的氣泡數量將更集中在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 
 請注意，無論噪聲計算如何，實際壓降必須小于阻塞壓降，因為經驗表明，在扼流壓降之上操作幾乎肯定會導致大多數壓力變送器應用中的損壞。