调节阀振动原因分析及解决方案

一、振动原因分析：          

调节阀的振动与噪声根据其诱发因素不同，大致可分为机械振动、气蚀振动和流体动力学振动等原因。

机械振动：

机械振动根据其表现形式可以分为两种状态。一种状态是调节阀的整体振动，即整个调节阀在管道或基座上频繁颤动，其原因是由于管道或基座剧烈振动，引起整个调节阀振动。此外还与频率有关，即当外部的频率与系统的固有频率相等或接近时受迫振动的能量达到大值、产生共振。另一种状态是调节阀阀瓣的振动，其原因主要是由于介质流速的急剧增加，使调节阀前后差压急剧变化，引起整个调节阀产生严重振荡。

气蚀振动：

气蚀振动大多发生在液态介质的调节阀内。气蚀产生的根本原因在于调节阀内流体缩流加速和静压下降引起液体汽化。调节阀开度越小，其前后的压差越大，流体加速并产生气蚀的可能性就越大，与之对应的阻塞流压降也就越小。

流体动力学振动：

介质在阀内的节流过程也是其受摩擦、受阻力和扰动的过程。湍流体通过不良绕流体的调节阀时形成旋涡，旋涡会随着流体的继续流动的尾流而脱落。这种旋涡脱落频率的形成及影响因素十分复杂，并有很大的随机性，定量计算十分困难，而客观却存在一个主导脱落频率。当这一主导脱落频率（亦包括高次谐波）在与调节阀及其附属装置的结构频率接近或一致时，发生了共振，调节阀就产生了振动，并伴随着噪声。振动的强弱随主导脱落频率的强弱和高次谐波波动方向一致性的程度而定。

二、解决方案：

从调节阀的使用和理论分析可以证明，诱发调节阀振动和噪声的因素有很多，这些因素又相互影响，很多都是同时发生的，这就使调节阀的减震降噪更加困难，需要结合阀门材质、结构和流体动力学等方面综合考虑。

1)增加刚度法 ：

对振荡和轻微振动，可增大刚度来消除或减弱，如选用大刚度的弹簧，改用活塞执行机构等办法都是可行的。   

2)增加阻尼法 ：

增加阻尼即增加对振动的摩擦，如套筒阀的阀塞可采用“O”形圈密封，采用具有较大摩擦力的石墨填料等，这对消除或减弱轻微的振动还是有一定作用的。

3)增大导向尺寸，减小配合间隙法 ：

轴塞形阀一般导向尺寸都较小，所有阀配合间隙一般都较大，有0.4～lmm，这对产生机械振动是有帮助。因此，在发生轻微的机械振动时，可通过增大导向尺寸，减小配合间隙来削弱振动。   

4)改变节流件形状，消除共振法 ：

因调节阀的所谓振源发生在高速流动、压力急剧变化的节流口，改变节流件的形状即可改变振源频率，在共振不强烈时比较容易解决。具体办法是将在振动开度范围内阀芯曲面车削0.5～1.0mm。如某厂家属区附近安装了一台自力式压力调节阀，因共振产生啸叫影响职工休息，我们将阀芯曲面车掉0.5mm后，共振啸叫声消失。 

5)更换节流件消除共振法 ：

①更换流量特性，对数改线性，线性改对数;

②更换阀芯形式。

如将轴塞形改为“V”形槽阀芯，将双座阀轴塞型改成套筒型;将开窗口的套筒改为打小孔的套筒等。

如某氮肥厂一台DN25双座阀，阀杆与阀芯连接处经常振断，我们确认为共振后，将直线特性阀芯改为对数性阀芯，问题得到解决。又如某学院实验室用一台DN200套筒阀，阀塞产生强烈旋转无法投用，将开窗口的套筒改为打小孔的套筒后，旋转立即消失。   

6)更换调节阀类型以消除共振：

不同结构形式的调节阀，其固有频率自然不同，更换调节阀类型是从根本上消除共振的有效的方法。一台阀在使用中共振十分厉害———强烈地振动(严重时可将阀破坏)，强烈地旋转(甚至阀杆被振断、扭断)，而且产生强烈的噪音(高达100多分贝)的阀，只要把它更换成一台结构差异较大的阀，立刻见效，强烈共振奇迹般地消失。如某维尼纶厂新扩建工程选用一台DN200套筒阀，上述三种现象都存在，DN300的管道随之跳动，阀塞旋转，噪音100多分贝，共振开度20～70%，考虑共振开度大，改用一台双座阀后，共振消失，投运正常。   

7)减小汽蚀振动法 ：

对因空化汽泡破裂而产生的汽蚀振动，自然应在减小空化上想办法。①让气泡破裂产生的冲击能量不作用在固体表面上，特别是阀芯上，而是让液体吸收。套筒阀就具有这个特点，因此可以将轴塞型阀芯改成套筒型。②采取减小空化的一切办法，如增加节流阻力，增大缩流口压力，分级或串联减压等。   

8)避开振源波击法 ：

外来振源波击引起阀振动，这显然是调节阀正常工作时所应避开的，如果产生这种振动，应当采取相应的措施。