预测压力变送器损坏对仪表产生的不良反应

预测压力变送器损坏

 压力变送器的液体阻塞流动导致闪蒸，或更常见的是空化。解释扼流的经典方法是假设流量随着压降的平方根ΔP线性增加，直到ΔP达到扼流压降，ΔP 阻塞，然后立即变得完全阻塞，流量没有进一步增加。（参见图1中的虚线）。此处用于非壅塞流和阻流（ΔP 扼流）之间分界线的术语是2012年国际自动化学会使用的术语（ISA）控制阀尺寸公式标准。在此之前，分界线没有给出名称，因此阀门制造商制造了名称。一些实例是Δ P 容许，Δ P 端子，Δ P 最大和Δ P 关键。实际上，在ΔP 扼流点处有一定量的图扼流曲线形状受阀孔几何形状的影响。例如，请参

 压力变送器，它具有显着的阻塞过渡曲线。对于分段球阀，由于流动通道的构造，阻塞范围具有显着的过渡区域。分段阀具有不规则形状的流动区域。在不规则形状区域的窄端处的受限流动产生局部较高的剪切应力，这导致在这些区域中首先发生空化（并最终窒息）。最终，当阀门上的压降增加时，整个区域将会窒息。由于空化势的不均匀分布，在不同流速下阀门内部的不同位置发生阻塞。这导致窒息过渡区域。

 与压力变送器相比，截止阀具有非常对称的流动区域，因此同时在流动路径中的大致所有点处开始阻塞，导致非阻塞流和完全阻塞流之间的过渡区域短得多。


 流动曲线并发症
 没有公认的用于计算图的圆形部分的形状的方法，因此ISA方程绘制了图1中的虚线。多年来，经典方法（虚线）用于预测空化损伤。假设如果实际压降小于ΔP 阻塞，则没有气穴损坏，如果实际压降大于ΔP 阻塞，则存在气穴损坏。近年来，大多数控制阀用户和制造商已经认识到操作过于接近ΔP 堵塞点可能导致不可接受的气穴损坏程度。发现由空化引起的振动引起的机械损坏并不罕见。作者回忆起一个实例，其中将执行器连接到阀门的螺栓松动到致动器转动并准备脱落的程度。在另一个例子中，在压力变送器下游约20英尺处的电动马达操作的隔离阀已经失效。由于高振动，电动机电容器失效。

 这种流动曲线的舍入使得预测损害比将实际压降与计算的扼流压降相比更复杂（假设经典讨论了非壅塞流和扼流之间的突然过渡）。在静脉收缩处的主流流中的压力下降到F F P V（F F乘以液体的蒸汽压力）之前，可以开始噪声和损坏。尽管许多已发表的关于窒息流，气穴和闪光的讨论都谈到静脉收缩压降至蒸汽压，但许多压力变送器试验表明，静脉收缩处的压力必须低于上游蒸气压，以便在静脉收缩中发生蒸发。并流动到扼流圈。F的图1中的ISA公式F给出了一个很好的近似值，即低于上游蒸汽压力，静脉收缩压力必须下降多少才能流到扼流圈。v形舍入。  气蚀阶段
 当静脉收缩处主流射流的平均压力仍高于液体蒸汽压力的F F倍时，空化的第一阶段开始。在流动面积突然增加的点处，附接到阀的物理边界的流线可以分离，并且当它们这样做时，它们形成涡流或漩涡。涡流中的旋转速度可以足够高，使得涡流内的局部压力下降到低于蒸汽压力并且形成蒸汽气泡。随着涡流的旋转速度降低，蒸汽泡周围的压力增加，气泡破裂。涡流也在邻近主射流的剪切层中形成，其中存在高速梯度，并且这些也是空化的潜在来源。


 即使在压力变送器开始偏离直线之前，这种空化水平也有可能产生噪声并造成损坏。

 随着瓣膜上的压降增加，静脉收缩处的速度增加，静脉收缩处的压力下降至F F P V。

 通过压力变送器的流量取决于静脉收缩处的压力。由于静脉收缩处的压力不可能小于F F乘以液体的蒸汽压力，因此流动会变得窒息; 也就是说，下游压力的进一步降低不会导致流量进一步增加。

 在F L（Δp 阻塞）计算的扼流点处或之外操作阀门几乎肯定会导致过大的噪音和气穴损坏。

 空化损伤预测
 对气穴现象的关注是双重的：高噪声水平的可能性和阀门损坏的可能性。存在几种用于预测阀门噪声的可靠方法，包括由国际电工委员会，ISA和德国VDMA公布的方法。没有标准来预测空化损伤。

 一些阀门制造商预测气蚀损伤的开始通过定义一个初始损伤的压降，这此作者将调用Δ P ID，使用K ?因子。

 最初，阀制造商定义的Δ P ID和K ?为在该处实际流动曲线通过2％从直线偏离的点。后来确定这不一定与损害的开始同时发生。一些制造商现在评估具有气穴损坏的实际应用经验，并将有希望的K c值分配给压力变送器。一家制造商使用K c作为其阀杆引导的截止阀，其等于0.7，它声称可以很好地预测损坏开始的点。

 其他制造商，基于推荐的做法ISA-RP75.23-1995，评估控制阀气蚀的注意事项，使用西格玛（σ）来表示各种气蚀水平。它们使用σmr的值（制造商建议的特定阀门的西格玛最小值）。Sigma定义为（P 1 -P V）/ ΔP。σ 先生和K ?是彼此的倒数和传达类似的信息，尽管推荐的做法包括更多的参数。较高的K c值值使初始损伤点更接近ΔP 阻塞，其中σmr的较低值做同样的操作。

 FL不是空化参数，而是压力变送器。其唯一用途是基于以下假设确定理论阻塞流动点：阻塞流动点ΔP 阻塞是压力变送器中所示的两条直虚线的红色和绿色的交点。使用FL作为空化参数可能会导致不可接受的空化损坏水平。
 
 空化方法的历史
 作者最熟悉并且已经成功使用超过25年的预测空化损伤的方法是基于这样的事实，即导致损坏的同样的事物也会引起噪声，即蒸汽泡的破坏。

 1985年汉斯·鲍曼博士发表了一篇文章，其中他建立了最大声压级为85 A加权分贝（dBA）作为上限，以避免蝴蝶中出现不可接受的空化损伤水平，从而将噪声与空化损伤相关联的想法浮出水面。阀门。2为了验证这一点，阀门制造商美卓对许多应用进行了研究，其中一些情况下空化损坏很小，而在另一些情况下则过度。结论是，如果预测的噪声水平低于研究中确定的极限，则可以预测损伤在可接受的范围内。对于6英寸阀门，限制为85 dBA。

 因为相同数量的气泡每秒导致声压级为85 dBA，并且在6英寸阀门中存在空化损坏的可能性更大，并且在8英寸阀门中更少集中，每秒允许更多气泡因此，较大的阀门中存在较高的噪音水平。应用相同的推理，4英寸阀门中每秒容许的气泡数量将更集中在3英寸阀门中，因此为避免损坏较小的阀门，噪声限制必须更低。

 建立的SPL限值（基于使用VDMA 24422 1979的噪声计算），以避免空化损坏：

 最大3英寸阀门尺寸：80 dBA
 4-6英寸：85分贝
 8至14英寸：90分贝
 16英寸和更大：95分贝 
 请注意，无论噪声计算如何，实际压降必须小于阻塞压降，因为经验表明，在扼流压降之上操作几乎肯定会导致大多数压力变送器应用中的损坏。