제어 밸브 플래싱 대 공동 현상: 차이점은 무엇인가?

플래싱과 공동 현상은 제어 밸브를 통과하는 압력 강하와 관련된 두 가지 일반적인 유체 현상입니다. 액체가 밸브를 통과하고 국부 압력이 액체의 증기압 이하로 떨어질 때 둘 다 발생할 수 있습니다.

두 조건 모두 증기 기포를 포함하기 때문에 때때로 서로 혼동됩니다.

주요 차이점은 액체가 밸브를 떠난 후 해당 기포에 어떤 일이 발생하는가입니다.

플래싱은 액체가 제어 밸브를 통과하면서 증발하고 하류에서 부분적으로 증발된 상태로 유지될 때 발생합니다.공동 현상에서는 압력이 회복되어 증기압보다 높아지고 증기 기포가 붕괴됩니다.1. 플래싱이란 무엇인가?

플래싱은 액체가 제어 밸브를 통과하면서 증발하고 하류에서 부분적으로 증발된 상태로 유지될 때 발생합니다.이 과정은 국부 압력이 액체의 증기압 이하로 떨어질 때 시작됩니다.하류 압력이 증기압보다 낮게 유지되면 증기 기포가 붕괴되지 않습니다.

대신 액체-증기 혼합물이 하류로 계속 흐릅니다.

제어 밸브 적용은 일반적으로 다음과 같은 경우 플래싱으로 간주됩니다.

P₂ < Pᵥ

여기서:

P₂ = 하류 압력

Pᵥ = 액체 증기압

플래싱은 고속 액체-증기 혼합물이 밸브 및 배관 표면에 지속적으로 충돌할 수 있기 때문에 상당한 침식을 유발할 수 있습니다.2. 공동 현상이란 무엇인가?

공동 현상은 비슷한 방식으로 시작됩니다.

• 액체가 제어 밸브 내부의 제한부를 통과하면서 속도가 증가하고 국부 압력이 감소합니다.베나 컨트랙타의 압력이 액체의 증기압에 도달하면 증기 기포가 형성될 수 있습니다.
• 차이는 하류에서 발생합니다.액체 압력이 증기압보다 높아지면 기포가 붕괴됩니다.

이 붕괴는 에너지를 방출하고 다음을 유발할 수 있습니다.

소음

진동

점식

트림 손상

밸브 성능 저하

공동 현상 손상은 종종 거칠고 점식되거나 불규칙한 표면으로 특징지어집니다.

3. 플래싱 대 공동 현상

• 내침식성 설계/재료
• 4. 플래싱이 침식을 유발하는 이유는 무엇인가?
• 공동 현상
• 유체
• 액체

액체

증기 기포 형성

5. 공동 현상이 점식을 유발하는 이유는 무엇인가?공동 현상 서비스에서 국부 압력이 충분히 낮아지면 증기 기포가 형성됩니다.

붕괴가 금속 표면 근처에서 발생하면 기포 붕괴 중에 방출되는 에너지가 국부적인 손상을 유발할 수 있습니다.

반복적인 붕괴는 밸브 트림에 거칠고 점식된 표면을 생성할 수 있습니다.

심한 경우 손상이 하류 배관으로 확장될 수 있습니다.

6. 플래싱 또는 공동 현상을 어떻게 식별합니까?

몇 가지 실용적인 징후가 문제를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.

공동 현상의 가능한 징후큰 소음강한 진동

점식된 밸브 트림

반복적인 트림 고장

불안정한 제어

압력 회복 영역 근처의 손상

플래싱의 가능한 징후

지속적인 침식

매끄럽거나 광택이 나는 손상된 표면

하류 이상 유체 흐름

높은 하류 속도

• 밸브 출구 및 하류 배관의 침식
• 그러나 시각적 검사만으로는 정확한 흐름 조건을 결정하기에 충분하지 않습니다.
• 공정 압력, 온도, 유량 및 액체 증기압을 검토해야 합니다.
• 7. 공동 현상을 어떻게 제어할 수 있습니까?
• 공동 현상은 압력 회복 및 기포 붕괴와 관련이 있으므로 목표는 해로운 기포 붕괴를 허용하는 조건을 줄이거나 제어하는 것입니다.
• 가능한 접근 방식은 다음과 같습니다.

단계적 압력 감소

• 특수 트림은 압력 강하를 여러 단계로 나눌 수 있습니다.
• 공동 현상 방지 트림
• 케이지와 흐름 경로는 속도 및 압력 회복을 제어하도록 설계될 수 있습니다.
• 적절한 밸브 크기 조정
• 올바른 크기 조정은 불필요하게 높은 속도와 과도한 압력 강하를 피하는 데 도움이 됩니다.

적절한 밸브 선택

밸브 본체 및 트림 형상은 압력 회복 및 공동 현상 위험에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

예를 들어, Fisher Cavitrol III 트림은 공동 현상 적용에서 단계적 압력 감소를 위해 설계되었습니다.

8. 플래싱 손상을 어떻게 줄일 수 있습니까?

플래싱은 공정 조건에 의해 결정되므로 제어 밸브를 변경한다고 해서 플래싱을 단순히 제거할 수는 없습니다.

하류 압력이 액체 증기압보다 낮게 유지되면 플래싱이 발생할 수 있습니다.

따라서 목표는 발생하는 침식을 관리하는 것입니다.

일반적인 접근 방식은 다음과 같습니다.

내침식성 재료 선택

국부 유체 속도 감소

적합한 밸브 형상 사용

취약한 밸브 표면 보호

하류 흐름 영역 증가

적절한 중부하 서비스 밸브 설계 선택

Emerson은 플래싱이 시스템 조건임을 지적하고 플래싱 자체를 방지하려고 시도하기보다는 침식을 최소화하도록 밸브 형상 및 재료를 선택할 것을 권장합니다.

9. 플래싱과 공동 현상에 동일한 밸브를 사용할 수 있습니까?

반드시 그런 것은 아닙니다.

두 조건은 다른 손상 메커니즘을 생성하므로 밸브는 실제 공정 조건에 따라 선택해야 합니다.공동 현상의 경우 설계 목표는 일반적으로 압력 강하를 제어하고 해로운 기포 붕괴를 방지하거나 줄이는 것입니다.

중부하 서비스 제어 밸브는 공동 현상, 플래싱, 침식, 고압 강하 및 고속의 특정 조합을 위해 설계될 수 있습니다.

• 10. 어떤 공정 데이터가 필요합니까?
• 플래싱 또는 공동 현상을 평가할 때 다음을 제공하십시오.
• 유체 이름
• 유량
• 상류 압력
• 하류 압력

작동 온도

증기압

유체 밀도

배관 크기

밸브 크기

밸브 유형

필요한 압력 강하

기존 밸브의 경우 가능한 경우 밸브 모델 및 트림 정보도 제공하십시오.

이를 통해 밸브 공급업체는 소음이나 눈에 보이는 손상만을 기반으로 문제를 진단하는 대신 실제 압력 조건을 평가할 수 있습니다.

• 결론
• 플래싱과 공동 현상은 유사한 조건에서 시작됩니다. 액체 압력이 증기 기포가 형성될 만큼 충분히 낮아집니다.
• 주요 차이점은 그 이후에 발생하는 일입니다.
• 플래싱:
• 증기 형성 → 하류 압력이 증기압보다 낮게 유지됨 → 증기가 흐름에 남아 있음
• 공동 현상:
• 증기 형성 → 하류 압력 회복 → 증기 기포 붕괴
• 이 차이는 다른 손상 메커니즘으로 이어집니다.
• 플래싱은 주로 고속 액체-증기 흐름으로 인한 침식과 관련이 있는 반면, 공동 현상은 붕괴되는 증기 기포로 인해 심각한 점식, 소음 및 진동을 유발할 수 있습니다.
• 올바른 밸브 크기 조정, 정확한 공정 데이터 및 적절한 밸브 또는 트림 선택은 두 조건 모두에 중요합니다.
• 중부하 서비스 적용의 경우 Fisher, Flowserve, Masoneilan, Samson, Koso 및 기타 제조업체의 제어 밸브 및 특수 밸브 솔루션을 공급할 수 있습니다.

밸브 침식, 소음 또는 진동이 발생하는 경우 공정 조건 및 기존 밸브 모델을 제공하여 기술 검토를 받으십시오.