山西蘭花集團化肥廠尿素裝置原P4閥采用氣動薄膜單座調節閥（ZMBS-320型），閥體結構為單座角式，材質為316L；執行機構采用反作用氣動薄膜式，氣源壓力為0.14MPa，流量特性為直線。在運行過程中，該P4閥使用壽命僅6個月，因無法控制合成塔而被迫停車。拆檢后發現閥芯、閥座幾乎被腐蝕完。更換后，連續幾次出現同樣的問題。經對該調節閥的選型分析，決定更換為氣動活塞高壓反氣蝕調節閥（ZJHS-320型）。從2008年9月安裝至今，運行基本正常，2010年6月拆開檢查，未發現異常。

    1 閃蒸、汽蝕原因分析及改進

    閃蒸、汽蝕是P4閥使用壽命短的主要影響因素。由于P4閥閥前壓力為19.96MPa，閥后壓力為1.60MPa，壓差為18.36MPa，遠遠大于尿液的最大飽和壓差。尿液流經閥芯、閥座處時會產生閃蒸，由此再產生汽蝕，并對閥門內部及相鄰近的管道結構造成極大的破壞，尤其對閥芯會產生嚴重的沖刷破壞。小開度工作時，節流口流速更快，壓力更低，閃蒸破壞更嚴重；大開度工作時，系統壓力恢復到飽和壓力以上時造成的汽蝕破壞也很嚴重。為此，應盡量避免小開度工作，并采取有效的反汽蝕措施。

    （1）直線流量特性的調節閥在小開度時，流量相對變化值大，放大系數大；當調節閥在大開度時，流量相對變化值小，放大系數小。等百分比流量特性的調節閥在小開度時，調節閥的放大系數小；而在調節閥大開度時，放大系數大。相比而言，相同流量系數的調節閥流過同樣流量的尿液時，等百分比流量特性比直線流量特性對閥門的開度要大。故為追尋大開度下工作，將流量特性改為等百分比。

    （2）原結構為簡單單座形式，18.36MPa的壓差完全作用在閥芯上，在閥芯處產生的閃蒸、汽蝕很大，為了減小該影響，必須減小閥芯處的壓差，采取逐級降壓的方法，把調節閥的總壓差分成幾個小壓差，逐級降壓，使每一級都不超過臨界壓差。ZJHS-320型高壓反汽蝕調節閥結構如圖1所示。該閥采用“孔板+單座閥+套筒閥”三級節流結構：一次節流為接管縮徑（a處），相當于孔板節流，約占總壓降的10%；二次節流為單座節流（主節流、b處），采用單座閥的結構，約占總壓降的30%；三次節流為套筒節流（c處），采用套筒結構，約占總壓降的60%。該結構將通過總壓差分成數個較小的壓降，每個較小壓差都確保其節流面最小處的壓力大于飽和蒸汽壓力，避免或減輕閃蒸效應對閥的破壞作用。除減小此破壞外，用小孔噴射型結構的套筒節流件取代原單座閥的“導向襯套+閥座”方式，可以徹底解決導向襯套易松落的問題；還可以減少抗流對閥芯座的單邊局部破壞作用，降低節流喑音。

圖1 ZJHS-320型高壓反汽蝕調節閥結構

    2 腐蝕原因分析及解決

    腐蝕是P4閥使用壽命短的次要因素（化學腐蝕和磨損腐蝕）。尿液對不銹鋼有化學腐蝕作用，將原316L不銹鋼閥內組件改為進口尿素專用鋼（U3或A4）閥內組件，閥體仍采用316L。磨損腐蝕因受到過分的機械沖刷作用而不易恢復，腐蝕率會明顯加劇，因尿液中含有固相微顆粒，大大加劇磨損腐蝕，可通過開車階段的氧鈍化在閥體內部及組件外部形成氧化膜來減輕腐蝕的影響。

    3 執行機構輸出力的影響及改進

    P4閥原采用反作用氣動薄膜式，其彈簧力較小（0.14MPa），P4閥運行壓力高（19.96MPa），使用中，在閥門開度小或停車需要閥門全關時，經常出現由于彈簧力較小使閥門無法控制壓力或無法關閉到位。將其改為氣動活塞執行機構，其具有體積小、推力大、運動可靠等特點，彈簧力可達0.5～0.6MPa，可以消除此方面的影響。