Ahogyan a hang negatív hatással lehet az emberi testre, bizonyos frekvenciák pusztítást okozhatnak az ipari berendezésekben, ha kifejtik. Ha a vezérlőszelepeket megfelelően választják ki, megnő a kavitáció kockázata, ami magas zaj- és rezgésszintet eredményez, ami a szelep belsejének és az alsó csővezetékeknek nagyon gyors károsodásához vezet. Ezenkívül a magas zajszint gyakran vibrációt okoz, amely károsíthatja a csöveket, műszereket stb.
A szelepek érzékenyek a csőrendszer súlyos károsodására az időeltolódás, az alkatrészek leromlása és a szelepek kavitációja következtében. Ezt a károsodást leginkább a vibrációs zajenergia okozza, ami felgyorsítja a korróziós folyamatot. A buborék kialakulását és összeomlását a vena contracta közelében és utána nagy amplitúdójú rezgések generálják, magas zajszinttel, amely a kavitációban tükröződik. Míg ez jellemzően a szeleptestben lévő golyós- és forgószelepeknél fordul elő, valójában előfordulhat rövid, nagy visszanyerésű csővezetékeknél a szelep alsó oldalán, például egy szelet testrész V-típusú golyósszelepénél, különösen egy pillangószelepnél. Ha a szelepet egy pozícióban megfeszítik, könnyen kavitációs jelenséget idézhet elő, így könnyen szivároghat a csővezetékeknél és a szelep hegesztési javításánál, és a szelep nem alkalmas erre a csővezeték-szakaszra.
Akár a szelepen belül, akár a szelep után következik be kavitáció, a kavitációs zónában lévő berendezések jelentős károkat szenvedhetnek. A kis keresztmetszetű ultravékony fóliák, rugók és konzolos szerkezetek, nagy amplitúdójú rezgések oszcillációs hibákat gerjeszthetnek. Gyakori meghibásodási pontok találhatók az olyan műszerekben, mint a nyomásmérők, távadók, védőcsövek, áramlásmérők és mintavevő rendszerek. A rugókat tartalmazó működtetők, pozicionálók és végálláskapcsolók gyorsuló kopást tapasztalnak, a rögzítőkonzolok, rögzítők és csatlakozók meglazulnak és meghibásodnak a vibráció miatt.
A kavitációs szelepek közelében gyakori a kopott felületek között fellépő kopott korrózió, amely rezgésnek van kitéve. Ez kemény oxidokat hoz létre, amelyek csiszolóanyagként működnek, és felgyorsítják a kopást a kopófelületek között. Az érintett berendezések közé tartoznak a leválasztó és visszacsapó szelepek, a vezérlőszelepeken, a szivattyúkon, a forgó képernyőkön, a mintavevőkön és minden egyéb forgó vagy csúszó mechanizmuson kívül.
A nagy amplitúdójú rezgések a fém szelepalkatrészeket és a csőfalakat is megrepedhetik és korrodálhatják. A szétszóródott fémrészecskék vagy korrozív vegyi anyagok szennyezhetik a csővezetékben lévő közeget, ami jelentős hatással lesz az egészségügyi szelepek csővezetékeire és a nagy tisztaságú csővezeték közegére. Ez szintén nem megengedett.
A dugószelepek kavitációs károsodásának előrejelzése bonyolultabb, mint a fojtónyomás-esés egyszerű kiszámítása. A tapasztalat azt mutatja, hogy a fő folyadékáramban előfordulhat, hogy a nyomás a folyadék gőznyomására csökken, mielőtt a párologtatás és a gőzbuborék összeomlása bekövetkezne. Egyes szelepgyártók a kezdődő eróziós károsodást a kezdődő károsodás nyomásesésének meghatározásával jósolják. A szelepgyártó kiindulási módszere a kavitációs károk előrejelzésére azon a tényen alapul, hogy a gőzbuborékok esnek össze, ami kavitációt és zajt okoz. A gyártó megállapította, hogy jelentős kavitációs károk elkerülhetők, ha a számított zajszintek az alább felsorolt határértékek alatt vannak.
Akár 3" szelepméret - 80 dB
4-6 hüvelykes szelepméret - 85 dB
8-14 hüvelykes szelepméret - 90 dB
16"-os és nagyobb szelepméretek - 95 decibel
Módszerek a kavitációs károsodás megszüntetésére
A speciális szelep kialakítás a kavitáció kiküszöbölésére osztott áramlást és fokozatos nyomásesést alkalmaz:
A "szelep elterelése" azt jelenti, hogy egy nagy áramlást több kis áramlásra osztanak fel, és úgy alakítják ki a szelep áramlási útvonalát, hogy az áramlás több párhuzamos kis nyíláson haladjon keresztül. A kavitáció következtében kialakuló légbuborékok méretének egy részét azokra a nyílásokra számítják, amelyeken az áramlás áthalad. A kisebb nyílások kisebb légbuborékokat tesznek lehetővé, ami kisebb zajt és kisebb sérülést eredményez.
A "fokozatos nyomásesés" azt jelenti, hogy a szelepet két vagy több szabályzási ponttal szerelték fel sorba, így a teljes nyomásesés egyetlen lépésben helyett több kisebb lépést tesz meg. Egy egyednél kisebb nyomásesés megakadályozza, hogy a vena contracta nyomása a folyadék gőznyomásától csökkenjen, így megszűnik a szelepüreg.
Az áramlás megosztásának és a nyomásesés fokozatos beállításának kombinációja ugyanazon a szelepen a következő módokon javíthatja a kavitációs ellenállást. A szelep módosítása során, ha a vezérlőszelepet úgy helyezzük el, hogy a nyomás a szelep bemeneténél nagyobb legyen (például a távolabbi oldalon, vagy kisebb magasságban), néha kiküszöbölheti a kavitációs problémákat.
Alternatív megoldásként a vezérlőszelep olyan helyre történő elhelyezése, ahol a folyadék hőmérséklete, és így a gőznyomás is alacsony (például a hőcserélő alacsony hőmérsékletű oldalán), segíthet a kavitációs problémák kiküszöbölésében.
Összefoglalni
Kimutatták, hogy a szelepkavitáció nem csupán a teljesítmény romlását és a szelep károsodását okozza. A downstream csővezetékek és berendezések is veszélyben vannak. A kavitáció előrejelzése és a kiküszöbölésére irányuló intézkedések az egyetlen módja annak, hogy elkerüljük a költséges szelepfogyasztási problémákat.