减压阀噪音原因及解决办法

【资料简介】

减压阀噪音原因及解决办法

为了全面深刻理解减压阀噪声的具体生成过程及现有研究基础，分析了减压阀内噪声产生的机理，总结了目前国内外减压阀噪声的研究方法，并从来源降噪和传播降噪两方面回顾了国内外降噪技术的研究现状.经过分析总结，探讨了目前研究存在的主要问题：减压阀内流动复杂、旋涡流动发生位置不明确和高速射流相互作用的影响不确定等；指出未来方向应在综合理论分析、试验研究和数值模拟的基础上，确定减压阀内噪声源位置并分析噪声指向性，明确降噪机理，进而研究降噪技术，实现根源降噪.未来对减压阀噪声的控制应从流动机理和结构创新同时着手，进而推出一套普适性低噪声阀门设计理论.研究减压阀内噪声可以为有效并针对性地降低噪声提供可靠依据.

 

 

减压阀噪音原因及解决办法产生噪音的原因可以分为如下三大类：

1. 减压阀机械振动噪音；

2. 流体动力学噪音；

3.空气动力学噪音。

 

 

一、减压阀噪音原因及解决办法机械振动产生的噪音 

减压阀的零部件在流体流动时会产生机械振动，机械振动又可分为两种形式：

 ① 低频振动。这种振动是由介质的射流和脉动造成的，其产生原因在于阀出口处的流速太快，管路布置不合理以及阀活动零件的刚性不足等。

② 高频振动。这种振动在阀的自然频率和介质流动所造成的激励频率一致时，将引起共振，它是减压阀在一定减压范围内产生的，而且一旦条件稍有变化，其噪音变化就很大。这种机械振动噪音与介质流动速度无关，多是由于减压阀自身设计不合理产生。 减小机械振动噪声的措施是，合理地设计减压阀衬套和阀杆的间隙、机械加工精度、阀的自然频率以及活动零件的刚性，正确地选用材料等。

 

 

二、减压阀噪音原因及解决办法流体动力学噪音 

流体动力学噪音是由流体通过减压阀的减压口之后的紊流及涡流所产生的，其产生的过程可以分为两个阶段： 

① 紊流噪音，即由紊流流体和减压阀或管路内表面相互作用而产生的噪音，其频率和噪音级都比较低，一般并不构成噪音问题。

 ② 汽蚀噪音，即减压阀在减压过程中，当流体流速达到一定值时，流体(液体)就开始汽化，当液体中的气泡所受到的压力达到一定值时，就会爆炸。气泡在爆炸时，要在局部产生很高的压力和冲击波，这个冲击瞬间压力可达196 MPa，但是远离爆炸中心的地方，压力急剧衰减。这个冲击波是造成减压阀汽蚀和噪音的一个主要因素。 

减小机械振动噪声的措施是在设计减压阀时，必须把减压阀的减压值控制在临界值以下，而且，是在Δp初始以下,因为减压的实际减压值达到Δp初始值时，液体就开始产生汽蚀，而且噪声将急剧增大。此外，还要注意相对于阀瓣的流体介质的流动方向。

 

 

三、减压阀噪音原因及解决办法空气动力学噪声 

当蒸汽等可压缩性流体通过减压阀内的减压部位时，流体的机械能转换为声能而产生的噪音称为空气动力学噪音。这种噪音是一种在减压阀噪音中占大多数而且处理起来最为麻烦的噪音。这种噪声产生的原因分为两种情况，一是由于流体紊流所产生，二是由于流体达到临界流速引起的激波而产生的。空气动力学噪声不能*被消除，因为减压阀在减压时引起流体紊流是不可避免的。综上所述，从根本上来说，减压产生噪音都跟自身的设计和制造工艺有关。

 

 

 通过对相关声学基础理论进行研究，发现消音减压阀噪声主要源自启闭过程中产生的机械噪声和气动噪声，其中机械噪声是阀门在启闭时产生的，该噪声主要是由于高速气流对周围固体结构产生冲击而使周围腔体产生振动而发出的；气动噪声主要来自气体流动时自身湍流而产生的。依据中科院声学研究所马大猷教授所提出的微穿孔板消声减噪的理论，结合某实际工程案例的相关参数和某公司申请的应用型，提出一种新型消音减压阀的结构形式。 

 

 

在对该工程问题进行深入地了解和剖析后，发现消音减压阀在该管道工艺中起到煤气流量及压力调节的作用，必须要解决管道气流流量大，管道口径大，右端管道的气流流量要可调，切断时且需要有密封作用，左端和右端的压力差较大，极易产生噪声等工作问题，

 

 

减压阀噪音原因及解决办法解决办法

1）消除共振噪音法

只有调节阀共振时，才有能量叠加而产生100多分贝的强烈噪音。有的表现为振动强烈，噪音不大，有的振动弱，而噪音却非常大；有的振动和噪音都较大。这种噪音产生一种单音调的声音，其频率一般为3000～7000赫兹。显然，消除共振，噪音自然随之消失。消除应力组合或是安装管线时，方法或步骤错误则会产生各种应力，比如高温介质安装错误会产生热应力安装时紧固力不均衡造成的应力，人为的某些碰撞给调节阀及其管道造成的应力等。这些应力作用在调节阀及其管线上，很容易对调节阀的性能产生影响，严重时会影响到调节系统本身，导致阀杆和导向件变形而不能和阀座对准中心;对于分体式阀体的调节阀，可能引起阀体法兰的脱开;应力还可能引起阀座泄漏等。

 

 

（2）消除汽蚀噪音法

汽蚀是主要的流体动力噪音源。空化时，汽泡破裂产生高速冲击，使其局部产生强烈湍流，产生汽蚀噪音。这种噪音具有较宽的频率范围，产生格格声，与流体中含有砂石发出的声音相似。消除和减小汽蚀是消除和减小噪音的有效办法。

 

 

（3）使用厚壁管线法

采用厚壁管是声路处理办法之一。使用薄壁可使噪音增加5分贝，采用厚壁管可使噪音降低0～20分贝。同一管径壁越厚，同一壁厚管径越大，降低噪音效果越好。如DN200管道，其壁厚分别为6.25、6.75、8、10、12.5、15、18、20、21.5mm时，可降低噪音分别为-3.5、-2（即增加）、0、3、6、8、11、13、14.5分贝。当然，壁越厚所付出的成本就越高。

 

 

（4）采用吸音材料法

这也是一种较常见、*的声路处理办法。可用吸音材料包住噪音源和阀后管线。必须指出，因噪音会经由流体流动而长距离传播，故吸音材料包到哪里，采用厚壁管至哪里，消除噪音的有效性就终止到哪里。这种办法适用于噪音不很高、管线不很长的情况，因为这是一种较费钱的办法。

 

 

（5）串联消音器法

本法适用于作为空气动力噪音的消音，它能够有效地消除流体内部的噪音和抑制传送到固体边界层的噪音级。对质量流量高或阀前后压降比高的地方，本法*而又经济。使用吸收型串联消音器可以大幅度降低噪音。但是，从经济上考虑，一般限于衰减到约25分贝。

 

 

（6）隔音箱法

使用隔音箱、房子和建筑物，把噪音源隔离在里面，使外部环境的噪音减小到人们可以接受的范围内。

 

 

（7）串联节流法

在调节阀的压力比高（△P/P1≥0.8）的场合，采用串联节流法，就是把总的压降分散在调节阀和阀后的固定节流元件上。如用扩散器、多孔限流板，这是减少噪音办法中*的。为了得到的扩散器效率，必须根据每件的安装情况来设计扩散器（实体的形状、尺寸），使阀门产生的噪音级和扩散器产生的噪音级相同。

 

 

（8）选用低噪音阀

低噪音阀根据流体通过阀芯、阀座的曲折流路（多孔道、多槽道）的逐步减速，以避免在流路里的任意一点产生超音速。有多种形式，多种结构的低噪音阀（有为专门系统设计的）供使用时选用。当噪音不是很大时，选用低噪音套筒阀，可降低噪音10～20分贝，这是低噪音阀。

 

 

在普通阀门组外建造密闭消声室的方法虽然能达到将噪声的危害控制在相关工业标准和规范所要求的噪声范围内的目的，但却耗费了巨大的土地资源成本和建造成本。若是开发设计出一种兼有自由调节气压和降低噪声功效的新型阀门—消音减压阀，该新型消音减压阀将会在节约资源、减排环保等方面有着广阔的开发前景、巨大的使用价值和现实意义。

 

 

然后通过采用有限元法对某一特定几何尺寸下的消音减压阀阀体结构进行结构强度的有限元计算，获得满足结构强度要求下合适的微穿孔柱板半径，柱板长度，柱板厚度，微穿孔柱板上微孔的孔径，微穿孔排列形式等结构方面的几何尺寸。在此基础之上，再对消音减压阀进行声学性能模拟仿真，通过对比计算结果的声压级数值和实际的工业噪声标准值，可得知：消音减压阀在管路系统中产生的噪声在相关工业标准所要求的范围内。 

 

 

再者，采用有限元方法中的流固耦合方法对消音减压阀进行声学有限元分析计算，获得消音减压阀的声学性能。在此流程之上，在改变微穿孔柱板的半径后，对该消音减压阀再次进行声学有限元分析，并对该计算结果和前面所得到的后处理结果进行对比，可得知改变微穿孔柱板的半径对消音减压阀的减噪有一定程度的影响，增大微穿孔板的半径可提高消音减压阀的减噪效果。

 

 

在改变微穿孔主板的长度后，对该消音减压阀再次进行声学有限元分析，并对该结果和前面所得到的后处理结果进行对比，可得知改变微穿孔柱板的长度对消音减压阀的减噪有一定程度的影响，增长微穿孔板的长度可提高消音减压阀的减噪效果。 最后并将得到的声学性能结果与实际多阀门组结合密闭消声室的噪声结果进行对比。

 

 

减压阀噪音原因及解决办法结果表明：

消音减压阀在管路系统中调节流体压力和降低噪声方面有着更多明显的优势。通过改变结构的形式，主要采用改变微穿孔柱板的长度，半径，微孔孔径，微孔排列方式等手段来改变结构的方式，分析不同结构形式下的消音减压阀的声学性能，以选用合适的几何结构的尺寸以达到减噪优化的目的。已获得的关于消音减压阀机械性能、声学性能方面的数据和相关结论，为进一步开发和设计消音减压阀提供一些有益的建议。