1.4 多级降压

目前，针对运行于高压差条件下调节阀所产生的噪声、振动等一系列问题，多级降压式调节阀的应对措施主要采用两种方法，即从阀门材质上考虑和从阀门内部节流结构上考虑[9]。

从材质方面考虑主要是提高节流件的材料硬度，以抵抗汽蚀过程中气泡破裂时释放出的高强度冲击力，减轻高速流体对材料的冲蚀损伤。目前最常使用的方法是对金属材料进行热处理表面硬化，或者是堆焊或喷焊司太莱合金，从而使流体冲刷处形成硬化表面，保持极高的硬度和强度。除此之外还有化学渗透表面硬化和陶瓷喷涂表面硬化等处理措施。但是，至今阀门行业仍未能找到一种可以长期适用于高压差调节阀的材料。所以，通过提高材料硬度来提升调节阀性能的方法只能是延缓汽蚀与高流速造成的损害，从而延长阀门的使用寿命，并不能从根本上解决这一问题[10]。

从阀门内部结构上进行考虑就是在常规调节阀的基础上对内部阀芯构造做出不同形式的改进，从而可以让流体进入到多级降压调节阀内部节流件时，特殊的节流件构造发挥作用使流体在流动过程中逐级缓冲膨胀，流体能量不断消耗。流体每经过一级节流就会由于节流降压作用使其压力降低一个等级，这样就将原本常规调节阀内发生的一次较大的压差分解为多次较小的压差，使总的压差进行分段多级降压，使节流降压过程中的流体速度限制在允许范围之内，从而可以有效的避免了由高流速引发的冲蚀及振动噪声等危害的发生，如图1.2所示，多级降压结构使流体在调节阀内部保持了平稳的降压过程。

图1.2 多级降压节流过程压力速度图

1.5 国内外的研究成果

目前，在专门应用于苛刻工况下的多级降压调节阀研究领域，美国CCI和Fisher等几家外企所掌握的技术较为先进，CCI公司的Herbert L. 发表过文章[11-13]，在不断研究各类调节阀并进行了比较分析后，将节流件出口流体能量确定为检验调节阀的一项重要参数标准。迷宫式调节阀能有效降低一系列不良现象，例如阀门和管道系统的振动噪声。W C Kwon等人[14]设计迷宫式多级降压阀专为900MW发电系统。经过三个月的操作，迷宫式调节阀能大大降低噪声水平。

近年来，随着苛刻工况下工作的调节阀运行不良等问题的日益突出，为满足国内市场的需要，一些国内领先的生产厂商纷纷引进国外各类先进的多级降压调节阀产品进行测绘及仿制，已经形成了一些初步的产品，积累了一定的经验。

迷宫式调节阀开发应用中遇到的主要问题如可压缩条件下的流通能力、节流温度变化效应等研究缺失，降低了调节阀的使用性能。这些问题都有待于进一步的研究

1.6 调节阀的分类

从目前搜集的资料来看，调节阀可分为三种类型[15]：串级式降压调节阀，多层套管式降压调节阀和迷宫盘片式降压调节阀，这三种类型的阀门分别应用于不同的场合。

1.6.1 串级式降压调节阀

串级式多级降压结构如图1.3，这种结构把原本的一个整体的节流区域以多个分开的节流区域互相串联，从而使较大的压差转换为多个较小的压差，使每一次的降压范围都控制在饱和蒸汽压以上，使汽蚀现象不再出现。文献综述

图1.3 串级式降压调节阀

1.6.2 多层套筒式降压调节阀

多层套筒式调节阀典型结构特征是阀芯部分节流件由数层加工有小孔的套筒构成，如图1.4所示，每层套筒之间都留有一定的间隙，使流体流经套筒时得以缓冲，从而将流体速度控制在一定范围内。

图1.4 多层套筒式调节阀