Med delovanjem ventila se veliko ljudi srečuje s takšnimi težavami: ostrim hrupom, močnimi vibracijami med delovanjem ventila in luknjami, erozijo ali celo perforacijo, ki jo najdemo v notranjosti ventila po demontaži. To je kavitacija ventila. Mnogi ljudje to zamenjajo za korozijo ali obrabo, zamenjajo ventile na slepo, vendar zdravijo le simptome in ne temeljnega vzroka, kar povzroči ponavljajoče se okvare, povečane stroške in nestabilno proizvodnjo. Pravzaprav kavitacija ni preprosta "poškodba", temveč verižna reakcija, ki nastane zaradi fizičnih sprememb tekočine znotraj ventila. Dokler so vzroki ugotovljeni, jih je mogoče odpraviti ali znatno zatreti, da se problem temeljito reši.
Kaj je kavitacija ventila?
Preprosto povedano, ko tekočina teče skozi dušilni del ventila, se stopnja pretoka močno poveča in tlak hitro pade. Ko je tlak nižji od tlaka nasičene pare tekočine pri delovni temperaturi, tekoča komponenta upari in ustvari veliko število mehurčkov. Ti mehurčki tečejo s tekočino in se takoj sesedejo, ko dosežejo območje visokega{2}}tlaka, kar povzroči izjemno visoko lokalno udarno silo (teoretično do tisoče atmosfer), ki nenehno vpliva na notranjo površino ventila. Sčasoma pride do luknjičastih lukenj in erozije, ki ju spremljajo vibracije in hrup ter v hudih primerih povzročijo celo odpoved ventila.
Kavitacija proti koroziji
Veliko ljudi kavitacijo zlahka zamenja s korozijo. Korozija je kemična reakcija (npr. reakcija med medijem in materialom), kavitacija pa je fizikalni vpliv. Imajo različne vzroke in popolnoma različne rešitve. Če je kavitacija napačna za korozijo, zamenjava korozijsko-odpornih materialov ne bo rešila težave, ampak samo odpadne stroške. Upoštevati je treba, da lahko v dejanskih delovnih pogojih kavitacijska poškodba izpostavi sveže kovinske površine in pospeši kemično korozijo, zato lahko oba delujeta sinergistično in zahtevata celovito obravnavo.
Tri značilnosti za presojo kavitacije:
1. Oster hrup in vibracije med delovanjem
2. Jamičasta ali satasta erozija znotraj ventila (namesto enakomerne rje)
3. Napake se večinoma pojavijo na dušilnih delih (npr. čep ventila, sedež ventila)
Vzroki kavitacije
Kavitacija zahteva dva pogoja: preveliko tlačno razliko na ventilu in pretirano visoko hitrost tekočine, ki skupaj povzročita lokalni tlak, nižji od tlaka nasičene pare.
Štirje pogosti indukcijski dejavniki:
1. Nepravilna izbira ventila: ventili s premajhno dušilno zračnostjo (npr. običajni krožni ventili) povzročijo nenadno povečanje hitrosti pretoka.
2. Nerazumno odpiranje ventila: dolgotrajno-delovanje pri majhni odprtini okrepi učinek dušenja in močno poveča tlačno razliko.
3. Neusklajeni delovni pogoji: previsoka temperatura tekočine ali velik pretok dvigneta nasičen parni tlak, zaradi česar je uparjanje lažje.
4. Nerazumna notranja struktura: brez vodenja pretoka ali zasnove za zmanjšanje tlaka, kar povzroča vrtinčne tokove in prenizek lokalni tlak.
Rešitve za kavitacijo ventilov
V večini primerov ni potrebna zapletena sprememba opreme. Osredotočite se na zmanjšanje razlike v tlaku, upočasnitev pretoka in optimizacijo strukture za znatno zatiranje ali zmanjšanje kavitacije.
1. Optimizirajte izbiro ventila (temeljna rešitev)
Izberite ventile z več-stopenjskim znižanjem tlaka ali proti-kavitacijsko zasnovo (npr. kletkasti ventili z več-luknjami, labirintni ventili) za velike scenarije tlačne razlike.
Izogibajte se ventilom z majhno dušilno zračnostjo (npr. krožnim ventilom), ki zlahka povzročijo močno dušenje in kavitacijo.
Med izbiro izračunajte indeks kavitacije, da zagotovite ujemanje z dejansko razliko tlaka in pretoka.
2. Prilagodite pogoje delovanja
Izogibajte se dolgotrajnemu-delovanju pri majhni odprtini; naj bo odprtina znotraj 30–80 %, da zmanjšate učinek dušenja.
Ustrezno znižajte temperaturo tekočine in hitrost pretoka, če pogoji dopuščajo znižanje nasičenega parnega tlaka.
Če je razlika v tlaku prevelika za postopno zniževanje tlaka, pred njim namestite reducirni ventil.
3. Optimizirajte trim ventila in redno vzdrževanje
Zamenjajte s proti{0}}kavitacijskim obrobo (npr. čep in sedež ventila iz trde zlitine), da odložite poškodbe zaradi kavitacije.
Redno pregledujte obrobo, pravočasno popravite ali zamenjajte luknjičaste in obrabljene dele.
Redno čistite nečistoče, da se izognete blokadam na dušilnih delih in povečanemu nihanju pretoka in tlaka.
Zaključek
Kavitacija ventila je rešljiv fizikalni pojav. Ključno je nadzorovati razliko v tlaku in hitrost pretoka, da se prepreči izhlapevanje tekočine in nastajanje mehurčkov.