调节阀的噪声与治理

　　1 概述

　　调节阀工作过程中普遍存在着噪声,这是调节阀内在的紊流和能量吸收所引发的现象。从近代工业史看,工厂里消除噪声的损害已经是一个主要的问题。美国5职业安全与健康法规6(OSHA)对所有企业明确规定了最大容许的噪声标准。由于噪声给人们正常的生产和生活造成了不良的影响,因而噪声治理势在必行。

　　2 噪声源分析

　　调节阀运行环境中的主要噪声为机械振动噪声、液体动力噪声和气体动力噪声。

　　2.1 机械噪声

　　机械噪声主要来自于阀杆的振动。阀门零部件的振动是介质压力在阀体内任意波动,或是流体冲击易活动和易变形零部件的结果。机械振动最常见的噪声源就是阀杆相对于导向面的横向运动。这种振动形式所产生的噪声频率一般小于1500Hz,常常被描述成金属响声。在这种情形下,导致了阀杆以及与之配合的导向面的机械性破坏。

　　另一种机械噪声源是共振。如果振动的频率与结构的固有频率相接近或相同时,便产生共振。共振引起一个频率在3000~7000Hz之间的噪声共鸣。共振不仅产生很大的机械噪声,而且最终导致振动零部件的疲劳破坏。在固有频率下容易振动的阀门部件有柱塞式阀瓣、圆筒形薄壁窗口式阀瓣、柔性金属密封件等等。

　　由阀门零件振动所产生的噪声常常是次要的,甚至是有益的。因为它能警告人们导致阀门损坏的机械振动的存在,从而通过优化阀门设计,消除大多数阀门零件由机械振动而产生的噪声。大多数新型调节阀都采用套筒式导向结构和更小间隙的配合来消除机械振动问题。

　　2.2 液体动力噪声

　　液体动力噪声是由于液体流动过程中所产生的气蚀或称空化现象引起的,这是一个主要的噪声源。当阀门内部某一点的静压低于或等于液体的饱和蒸汽压时,在液体内部就会产生气泡。当饱和蒸汽泡流动到压力高于饱和蒸汽压的下游时,随即爆破。快速破裂产生极强的冲击力,致使阀门内部或管道壁严重损坏,并且达到较高的噪声级,一般可达到115dBA。气蚀的破坏性大大缩短了阀门的使用寿命。所以使用专门特殊设计的调节组件来预防或治理气蚀现象是必要的。

　　2.3 气体动力噪声

　　气体动力噪声是由气体、蒸汽和饱和蒸汽的调节造成紊流现象而产生的。这种噪声能在2in.(50mm)范围内产生高达至少20MPa的压力降。气体动力噪声的主要来源是紊流流动时所形成的巨大冲击力。而气体流动受阻,高速气体的迅速膨胀和突然减速,及流动蒸汽方向的改变等都能造成紊流现象。气体动力噪声是调节阀最主要的噪声问题,其频率一般为1000~8000Hz。由于大部分的能量能够转变成不损害阀门的气体动力噪声。在过去趋向于仅将阀门工作时的噪声之外的噪声当作有害的,所以未引起人们足够的重视。今天随着对环境问题包括噪声问题的重视,对特定环境的阀门所允许发出的噪声级做了规定。噪声的治理是一个环境治理问题。而且OSHA法规已经根据调节阀噪声对环境的影响规定了最高声限值。研究表明当噪声级超过所规定的限值,大约达到110dBA时能导致调节阀零件以及与之相连管道的机械性破坏。