מהי קוויטציה במסתם? כיצד ניתן לחסל אותה?

מה זהשַׁסתוֹםקוויטציה? איך לחסל אותה?

Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltd

טיינג'ין，סִין

ה-19，יוּנִי，2023

כשם שצליל יכול להשפיע לרעה על גוף האדם, תדרים מסוימים יכולים לגרום לנזק בציוד תעשייתי. כאשר שסתום הבקרה נבחר כראוי, קיים סיכון מוגבר לקביטציה, אשר תוביל לרמות רעש ורעידות גבוהות, וכתוצאה מכך נזק מהיר מאוד לצינורות הפנימיים ובמורד הזרם של...שַׁסתוֹם.

בנוסף, רמות רעש גבוהות בדרך כלל גורמות לרעידות שעלולות לפגוע בצינורות, מכשירים וציוד אחר.שַׁסתוֹםעם חלוף הזמן, מערכת הצינורות נוטה לנזק חמור כתוצאה מהידרדרות רכיבים וקביטציה של השסתומים. נזק זה נגרם בעיקר מאנרגיית רעש רטט, תהליך קורוזיה מואץ וקביטציה המשתקפת ברמת רעש גבוהה של רטט בעל משרעת גדולה הנוצרת כתוצאה מהיווצרות וקריסה של בועות קיטור ליד ובמורד הזרם של ההתכווצות..

למרות שזה קורה בדרך כלל בכדורשסתומיםושסתומים סיבוביים בגוף, זה יכול למעשה להתרחש בהתאוששות קצרה וגבוהה בדומה לחלק גוף הוופל של כדור ה-Vשַׁסתוֹם, במיוחדשסתומי פרפרבצד במורד הזרם של השסתום כאשר ה-שַׁסתוֹםנמצא במצב לחץ אחד, הנוטה לתופעת קוויטציה, אשר נוטה לדליפות בצנרת השסתום ולתיקון ריתוך, ולכן השסתום אינו מתאים לקטע זה של הקו.

בין אם מתרחשת קוויטציה בתוך השסתום או במורד הזרם של השסתום, ציוד באזור הקביטציה יינזק רבות לשכבות דקות במיוחד, קפיצים ומבנים שלוחים בעלי חתך קטן, תנודות בעלות משרעת גדולה עלולות לגרום לתנודות. נקודות כשל תכופות נמצאות במכשירים כגון מדי לחץ, משדרים, שרוולי צמד תרמי, מדי זרימה, מערכות דגימה. מפעילים, ממצבים ומתגי גבול המכילים קפיצים יסבלו מבלאי מואץ, ותושבות הרכבה, מחברים ומחברים יתרופפו ויכשלו עקב רעידות.

קורוזיה צורבת, המתרחשת בין משטחים שחוקים החשופים לרעידות, נפוצה ליד שסתומי קוויטציה. קורוזיה זו מייצרת תחמוצות קשות כחומרים שוחקים המאיצים את הבלאי בין משטחים שחוקים. הציוד המושפע כולל שסתומי בידוד ושסתומי אל-חזור, בנוסף לשסתומי בקרה, משאבות, מסכים מסתובבים, דוגמים וכל מנגנון מסתובב או הזזה אחר.

ויברציות בעלות משרעת גבוהה עלולות גם לסדוק ולגרום לקורוזיה של חלקי מתכת של שסתומים ודפנות צינורות. חלקיקי מתכת מפוזרים או חומרים כימיים קורוזיביים עלולים לזהם את המדיה בצנרת, דבר שעלול להשפיע באופן משמעותי על צנרת שסתומים היגיינית ומדיה של צנרת בעלת טוהר גבוה. גם זה אסור.

ניבוי כשל קוויטציה של שסתומי פקק מורכב יותר ואינו מחושב בפשטות על ידי ירידת לחץ חנק. הניסיון מצביע על כך שייתכן שהלחץ בזרם הראשי יורד ללחץ האדים של הנוזל לפני אידוי מקומי של האזור וקריסת בועת הקיטור. חלק מיצרני השסתומים חוזים כשל ליקוי חמצני מוקדם על ידי הגדרת ירידת לחץ ראשונית. שיטת יצרן השסתומים להתחיל בניבוי נזק קוויטציה מבוססת על העובדה שבועות קיטור קורסות, וגורמות לקביטציה ורעש. נקבע כי נזק קוויטציה משמעותי יימנע אם רמת הרעש המחושבת נמוכה מהגבולות המפורטים להלן.

גודל שסתום עד 3 אינץ' - 80 dB

גודל שסתום של 4-6 אינץ' – 85 dB

גודל שסתום 8-14 אינץ' – 90 dB

גדלי שסתומים של 16 אינץ' ומעלה - 95 dB

שיטות לביטול נזקי קוויטציה

עיצוב שסתום מיוחד למניעת קוויטציה משתמש בזרימה מפוצלת וירידת לחץ מדורגת:
"הסטת שסתום" היא חלוקת זרימה גדולה למספר זרימות קטנות, ונתיב הזרימה של השסתום מתוכנן כך שהזרימה תזרום דרך מספר פתחים קטנים מקבילים. מכיוון שחלקו של גודל בועת הקביטציה מחושב דרך הפתח שדרכו הזרימה עוברת. הפתח הקטן יותר מאפשר בועות קטנות, וכתוצאה מכך פחות רעש ופחות נזק בכל הנוגע לנזק.

"ירידת לחץ מדורגת" פירושה שהשסתום מתוכנן כך שיהיו בו שתי נקודות כוונון או יותר בטור, כך שבמקום כל ירידת הלחץ בשלב אחד, נדרשות מספר צעדים קטנים יותר. ירידה קטנה יותר מירידת הלחץ הבודדת יכולה למנוע את הלחץ בהצטמקות מירידת לחץ האדים של הנוזל, ובכך לבטל את תופעת הקביטציה בשסתום.

השילוב של הסטה ודרגת ירידת לחץ באותו שסתום מאפשר עמידות משופרת לקביטציה על ידי. במהלך שינוי השסתום, מיקום שסתום הבקרה והלחץ בכניסה של השסתום גבוהים יותר (למשל, בצד במעלה הזרם, או בגובה נמוך יותר), ולעתים מבטל בעיות קביטציה.

בנוסף, מיקום שסתום הבקרה במיקום של טמפרטורת הנוזל, ולכן לחץ האדים הנמוך (כגון מחליף החום בצד הטמפרטורה הנמוכה) יכול לסייע במניעת בעיות קוויטציה.

הסיכום הראה שתופעת הקביטציה של שסתומים אינה נובעת רק מפגיעה בביצועים ונזק לשסתומים. גם צינורות וציוד במורד הזרם נמצאים בסיכון. חיזוי הקביטציה ונקיטת צעדים לביטולה היא הדרך היחידה להימנע מבעיית הוצאות הצריכה היקרות של שסתומים.