버터플라이 밸브에 캐비테이션이 발생하기 쉬운 이유는 무엇입니까?

감수성나비 밸브캐비테이션의 발생은 구조적 특성, 유체 역학 특성 및 작동 조건과 밀접한 관련이 있습니다. 구체적인 이유는 다음과 같습니다.

1. 버터플라이 밸브 구조로 인해 국부적인 저기압 영역이 형성됩니다.

버터플라이 밸브의 개폐 부품은 디스크 모양의 버터플라이 플레이트입니다. 회전하여 열 때 유체는 버터플라이 플레이트 가장자리 주위로 흘러야 합니다. 국부적인 저압 구역이 버터플라이 플레이트(하류 측) 뒤에 형성됩니다. 유체 압력이 포화 증기압 아래로 떨어지면 액체에 용해된 가스가 침전되어 기포를 형성하게 되는데, 이것이 캐비테이션의 초기 단계입니다.

일반적인 시나리오: 압력차가 크거나 유속이 빠른 조건에서는 나비판 가장자리의 유속이 급격하게 증가합니다. 베르누이의 원리에 따르면 유속이 증가하면 압력이 감소하여 저압 영역의 형성이 더욱 악화되고 캐비테이션 조건이 생성됩니다.

2. 유체 난류 및 기포 붕괴의 영향

유체가 고압 구역(예: 하류 파이프라인)으로 거품을 운반할 때나비 밸브), 기포는 빠르게 붕괴되어 금속 표면에 영향을 미치는 마이크로 제트를 생성합니다. 이 충격의 빈도는 극도로 높아(초당 최대 수만 회) 금속 표면에 점차적으로 패임과 벗겨짐이 발생하고 궁극적으로 밀봉 표면이 손상됩니다.

데이터 지원: 실험에 따르면 기포 붕괴로 인해 생성된 충격력은 수백 메가파스칼에 도달할 수 있으며 이는 일반 금속 재료의 피로 강도를 훨씬 초과하며 캐비테이션 손상의 핵심 메커니즘입니다.

3. 버터플라이 밸브의 조절 특성으로 인해 캐비테이션 위험이 악화됩니다.

버터플라이 밸브는 일반적으로 유량 조절에 사용되지만, 개구가 작을 경우(<15°~20°), 유체가 버터플라이 플레이트와 밸브 시트 사이의 좁은 틈을 통과하여 유속이 급격히 증가하고 압력이 더욱 감소하며 캐비테이션 위험이 크게 증가합니다.

엔지니어링 사례: 수력 발전소의 입구 밸브 또는 하수 처리 시스템에서 버터플라이 밸브가 오랫동안 작은 개방 조정 상태에 있으면 캐비테이션 피트가 밸브 플레이트 뒤에 빠르게 나타나 밀봉 실패를 일으키고 밸브 플레이트 또는 밀봉 링을 자주 교체해야 합니다.

4. 매체 특성 및 작동 조건의 영향

입자 함유 매체: 유체에 퇴적물 및 금속 산화물과 같은 단단한 입자가 포함되어 있는 경우 캐비테이션에 의해 생성된 마이크로 제트는 입자를 운반하여 밀봉 표면에 충격을 가하여 "침식 캐비테이션" 복합 손상을 형성하고 파손을 가속화합니다.

고온 또는 부식성 매체: 고온은 액체의 표면 장력을 감소시키고 기포 형성을 촉진할 수 있습니다. 부식성 매체는 금속 재료의 캐비테이션 방지 능력을 약화시킬 수 있으며 이중 효과는 버터플라이 밸브의 고장을 악화시킵니다.

5. 버터플라이 밸브 유형 및 설계의 한계

단일 편심/중심 버터플라이 밸브: 물 흐름 방향을 고려해야 합니다(밸브 플레이트가 하류로 편향됨). 역방향 설치는 유동장의 안정성을 손상시키고 캐비테이션 위험을 증가시킵니다.

수직 파이프라인 설치: 밸브 플레이트의 자체 무게로 인해 씰링 표면에 고르지 않은 응력이 발생하여 국부적인 압력 감소 및 캐비테이션이 발생할 수 있습니다.

연질 밀봉 버터플라이 밸브: 고무 밀봉 링은 캐비테이션 충격으로 인해 벗겨지거나 손상되기 쉬운 반면, 단단하게 밀봉되어 있습니다.나비 밸브, 침식에 강하지만 비용이 더 높고 적용이 제한됩니다.