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    调节阀噪音的控制方法.pdf

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    调节阀噪音的控制方法.pdf

    郭进调节阀噪音的控制方法 35 调节阀噪音的控制方法 郭进 美施威尔上海有限公司上海200070 摘要 通过分析调节阀噪音的几种来源,指出阻塞流引起的闪蒸和气蚀是产生流体动力学噪音的根源。 利用图形分析了阻塞流引起闪蒸和气蚀的机理,详述闪蒸和气蚀工况调节阀噪音的各种控制方法。 关键词 调节阀控制方法噪音闪蒸气蚀 噪音是指各种不同频率和振幅声波的随机组 合,单位分贝dB。通常要求调节阀的噪音低于 85dB即在距离阀门出口下游1m的管道壁向外 1m处i贝0得的噪音值。超过85dB的噪音严重影响 交流,并会对听力造成损害。 1调节阀的噪音来源 调节阀主要有三种噪音来源 1自身振动产生的噪音。介质流过调节阀 会对阀芯产生冲刷,使阀芯不稳定产生横向运动 甚至与设备一起产生共振。由于调节阀使用中自 身的振动是难免的,因此这类噪音的产生也不可 避免。安装时注意尽量将调节阀正立安装于水平 管道上减少由于阀芯不稳而产生的噪音,通常这 类噪音值很小,造成影响不大。 2空气动力学嗓音。介质在流经调节阀的 缩流断面时,由于缩流断面的阻挡使流路突然改 变而出现紊流,同时介质流速发生变化,液体的 机械能部分转换为声能而产生的噪音称为空气动 力学噪音。由于调节阀在减压时引起液体紊流不 可避免,因此空气动力学噪音不能完全消除。通 常这类噪音值也很小,造成影响不大。 3流体动力学噪音。流体在调节阀中流速 过快形成阻塞流。阻塞流是指不可压缩或可压缩 流体在流过调节阀时所达到的最大流量状态。在 固定的人口条件下,当阀前压力保持一定而逐步 降低阀后压力时,流经调节阀的流量会增加到一 个最大极限值,再继续降低阀后压力,流量将不 再增加,这个极限流量即为阻塞流。液体阻塞流 极易引起闪蒸和气蚀,同时伴有强噪音产生,通 常这种噪音达100dB左右,造成影响大。 总之,调节阀由于自身振动及空气动力学原 因产生的噪音都很小,并且不可能完全消除,通常 将调节阀的噪音控制至85dB以下,主要是针对流 体动力学噪音。由于液体阻塞流极易引起闪蒸及 气蚀,闪蒸和气蚀会产生噪音,所以控制噪音就 需要想办法控制阻塞流的闪蒸及气蚀。 2液体阻塞流的闪蒸及气蚀 2.1液体流经调节阀时压力和流速的关系 液体流经调节阀是液体势能和动能之间的转 化,体现在外就是压力和流速之间的转化,即压 力降低,流速增加;压力增加,流速降低。此过 程遵循能量守恒定律,即液体总能量保持不变。 图1为液体流经调节阀时压力和流速间的关系 图示。图中P 为阀前液体压力,P 为阀后液体压 力,V 为阀前液体速度,V 为阀后液体速度,P 为缩流断面点处液体压力。 流体方向..一调常阁最大流道缩颈处 雾 P1 l \缩流断面点Pvc 图1 液体流经调节阀时压力和流速问的关系 郭进工程师。2003年毕业于中国石油大学华东获电气工程及其自动化专业和石油工程专业双学士学位。现从事工程设汁和 管理工作。联系电话1361 1650967,Emailguojln617163.corn。 36 CHE ⅡCAL ENGINEERING DESIGN 液体流经调节阀最大流道缩颈处前由于凋节 阀的调压作用压力一直降低,流速一直增加。经 过最大流道缩颈处后,流速由于惯性不会马上降 低,会继续升高。流束会继续变细收缩,流束的 最小断面出现在调节阀实际缩颈的下游处,此处 称为缩流断面点,压力为P 。缩流断面点处流速 最大,压力最低。经过缩流断面点后,随着流束 扩展进入更大区域,流速降低,压力逐渐升高。 由于调节阀的背压,阀后的压力不会恢复到阀前 压力,阀门两侧的压损AP表示液体流经调节阀时 消耗的能量△PP 一P2。 2.2 阻塞流发生闪蒸的机理 如果缩流断面处的压力P 降到液体的饱和蒸 汽压力P 以下并且调节阀的出口压力P 没有恢复 到液体的饱和蒸汽压力P 之上即P P ,就会有大量的泡沫产生并爆炸,这种现象为 气蚀。通常气蚀工况比闪蒸工况产生的噪音更大。 阻塞流发生气蚀见图3。 P 流体方向一 图3 阻塞流发生气蚀示意图 3调节阀的噪音控制 3.1 闪蒸工况调节阀的噪音控制 阻塞流流经调节阀发生闪蒸时,下游产生的 气泡会对调节阀的阀芯产生冲刷,受冲刷的阀芯 表面会有平滑抛光的外形,此过程伴有大的噪音 产生。 从调节阀发生闪蒸的机理P P 看,如果选用的阀门P c P ,就可以避免气蚀的发生。通常低恢复的调 节阀可以做到这点。 恢复系数K 高的阀称为低恢复阀。恢复系数 K 低的阀称为高恢复阀。每种类型的阀都有自己 的K 值,恢复系数K 是用于衡量缩流断面处压力 P 和阀门出口压力P 之间的压力恢复尺度的一个 值,其计算公式为 P,一P /P 一P 由此公式可看出,P 一P不变时P 升高, 则K 升高,所以合理选用高Km值即低恢复 的调节阀使P P ,可避免气蚀发生。同理高恢 复阀,指恢复系数K 低的阀,不适合应用于气蚀 的工况。 通常球形阀,流开角形阀都是低恢复阀,适 宜在有气蚀的工况选用;而球阀、蝶阀都是高恢 复阀,不适宜应用于气蚀工况。 2采用具有高压多级减压内件的调节阀。 这种调节阀内件具有将通过阀门的压降分成数个 较小的压降和确保每个较小压降上P P 的作 用,从而可以防止气蚀的产生。由于多级减压分 散了流束功率,因此降低了声音转化的效率。 3增加具有背压装置的限流孑L板分压,确 保阀上的P P ,防止气蚀的产生。由于增加了 背压装置,使声音频谱发生部分转移,达到降低 噪音的目的。 3.2.2不能防止气蚀发生,只是有效降低其危害。 1将接触气蚀气泡的阀内表面与气泡隔离 开,并硬化处理会受到气蚀冲击的阀芯及阀座表 面,同时在阀体出口处加衬套管来保护受气蚀冲 击的部位。阀体出口处加衬套管作为补充的阀体 设计防止了液体在阀体内壁上的冲撞,保护了调 节阀受冲刷部位,同时减弱了部分噪音。 2阀后加消音器来分压及分噪音。这种方 法实质是将气蚀工况转化为闪蒸工况来处理,所 以应用中需同时对阀内件做硬化处理以保护调 节阀。 4结语 调节阀的严重噪音不仅污染工厂环境而且会 使调节阀产生振动,振动会损坏调节阀的阀芯及 阀座。而调节阀的损坏可能会引起调节回路故障、 联锁故障以及装置产品质量不合格等一系列问题。 因此,有效地控制调节阀噪音会让我们的生产更 安全、环境更美好。 参考文献 1章嘉炎.国外阀门噪声的研究[J].流体机械,1981, o45458. 2张继宇,王文昌.旋转闪蒸干燥与气流干燥技术手册 [M].长春东北大学出版社,2005. 3刘芳.控制阀闪蒸和空化现象及阻塞流的计算[J].石 油化工自动化,2010,462. 4陆德民,张振基,黄步余.石油化工自动化设计手册3 版[M].北京化学工业出版社,2000. 5何衍庆,邱旋振.控制阀工程设计与应用[M].北京 化学工业出版社,1999. 收稿日期201311一O7 上接第29页 6 结语 虽然管道的设计形式千变万化,但其原理是 相通的。只要掌握管道设计中防冻的特性和规律, 就能化繁为简,就能将管道的防冻设计合理的与设 备布置、管道布置、操作及检修有效地结合起来, 将管道的防冻设计真正做到简单、有效,从而使管 道设计完全满足工艺装置在寒冷地区顺利开车和防 冻的要求,最终达到正常和安全生产的目的。 收到日期20140301

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