减少控制阀振动和噪音的措施.pdf

第 6期 2 0 1 0年 1 1月 锅炉制造 BOI LER MANUF ACTURI NG NO ． 6 NO V ． 2 Ol 0 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 0 0 6 0 0 6 2 0 3 减少控制 阀振动和噪音的措施 娄冬梅 哈电集团哈尔’滨电站阀门有限公司， 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 4 6 摘要 分析了振动和噪音给控制阀带来的影响和危害， 介绍了有效预防和控制振动和噪音破坏的方法。 关键词 锅炉； 控制阀； 振动； 噪音； 汽蚀 ； 涡流 中图分类号 文献标识码 A Re d uc i n g Li br a t i o n a n d No i s e s i n Co n t r o l Va l v e L o u Do n gme i H E H a r b i n P o w e r P l a n t V a l v e C O ．L t d ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6 Ab s t r a c t E x p l a i n s t h e s e t w o c o n c e p t s a b o u t l i b r a t i o n a n d n o i s e s v i s u a l l y ， a n aly s e s t h e i n fl u e n c e a n c o mp r o mi s e t h a t t h e y b r i n g u p t o c o n t r o l v alv e ．I n t r o d u c e s t h e w a y t h a t t e l l U S h o w t o e ff e c t u al p r e v e n t a n d c o n t r o l t h e d e s t r o y o f l i b r a t i o n an d n o i s e s ． Ke y wo r d s b o i l e r ； c o n t r o l v alv e； l i b r a t i o n； n o i s e s ； c a v i t y； l i n e t y pe 0 引 言 在电厂， 我们经常看到调节 阀、 减压阀及其它 节流阀的阀芯、 阀座等内部零件被严重冲刷 ， 产生 一 道道磨痕、 深沟及 凹坑 ， 有的甚 至造成 阀杆断 裂 ， 这些都导致了严重的振动和噪音 ， 影响了阀门 的使用性能 ， 降低了使用寿命。 1 引起控制阀振动和噪音的因素 引起控制 阀的振动和 噪音 的因素是多方面 的， 它不仅与控制阀本身结构有关 ， 而且与管道系 统 、 介质流向也有着密切的联系。下面就节流过 程中引起控制阀的振动和噪音几个主要因素分别 加以说明。 1 。 1 汽蚀是造成控制阀振动和噪音的主要因素 汽蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值 时产生的一种破坏形式 ， 汽蚀一般发生于微冷水 、 饱和水和汽水混合物在节流过程 中， 当流体流经 控制阀时， 由于阀座、 阀芯处形成局部收缩的流通 面积， 产生局部阻力， 使流体的压力和速度发生变 化 ， 如图 1 所示。当压力为 P 1的流体流经节流孔 时， 流速突然急剧增加 ， 静压骤然下降， 当孔后压 力 P 2达到或低于该流体所在情况下的饱 和蒸汽 压力 P v时， 部分流体汽化成气体 ， 产生气泡核 ， 形 成汽液两相共存现象 ， 在节流处后面， 压力逐渐恢 复 ， 升高的压力压缩气泡核 ， 使气泡核突然破裂 ， 汽泡核在破裂时在局部产生很高 的压力和冲击 波 ， 这个冲击波 的压力高达 21 0 4 a t a ， 大大超过 了大部分金属 的疲劳破坏极限 ， 严重损伤 阀瓣和 节流套表面 ， 这就是汽蚀 ， 汽蚀会引起 内部零件的 振动 ， 产生噪声。 1 ， 2 涡 流 流体在阀门内节流 ， 由于受磨擦、 阻力和各种 因素的扰动 ， 这就不可避免地产生各式各样的漩 收稿 日期 2 0 1 00 8 2 6 作者简 介 娄冬梅 1 9 8 0一 ， 辽宁人 ， 2 0 0 3年参加工作 ， 大学本科 学历 ， 工程师， 现从事 阀门设计， 试验， 研 究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 娄冬梅 减少 控制阀振 动和噪音 的措施 6 3 涡流 ， 例如流体冲击阀杆 、 通过缝隙、 转弯时在死 角处、 以及被分流时 ， 都产生漩涡流， 漩涡流和圆 柱体相互作用 ， 诱发振动 ， 产生漩涡脱离声。一旦 气流的激振频率同机械元件的 自振频率相耦合 ， 或者同管道内纵向气柱声驻波、 横向气柱震荡、 热 动力冲击 、 气体动力压缩或其他不稳定流动产生 的压力波耦合的时候 ， 振动加大 ， 噪声增大。如果 流体流经控制阀产生闪蒸就会形成有气泡存在的 气、 液两相混合体 ， 两相流体的减速和膨胀作用也 会形成噪声 。另外 ， 空化作用时 ， 气泡破裂释放 出 强大的能量 ， 会产生高达 1 0 0 0 0 H Z的噪声 ， 气泡 越多， 噪声越严重 。 2 减少振动、 噪音的措施 2 ． 1 减少汽蚀 汽蚀是造成阀门破坏的根源之一 ， 因此在设 计高压差控制阀时， 应尽量避免出现汽蚀 ， 防止汽 蚀 的产生最有效办法就是使 阀门内各级压降 A P 都小于发生 汽蚀 的最 小压差 △ P c即临界 压差 。 临界压差 A P 按下式计算 △ J P c P 1 一F F X P 1 式 中， A P 一临界压差 ， M P a P ， 一阀门人 口压力 ， MP a F 一临界压力比系数 P 一人 口温度下液体饱和蒸汽压力 ， M P a 耻 6-o ． 2 8 P 一临界压力 ， M P a 各种类型调节阀的压力恢 复系数 F L详见表 1 ， 如果阀门压降较大时 ， 可采用多级减压的方式 ， 使每一级压降都小于 A P 。 表 1 压 力恢复 系数表 当控制阀所要承受的压差远远大于 1 式要 求 ， 可采用多级减压的结构形式 ， 在设计多级节流 调节阀时 ， 采用 N级节流 ， 使每一级节流所承受 的压差要小于允许压差 ， 这样每一级都消耗一部 分能量 ， 使得下一级的人口压力相对较低 ， 减小 了 下一级 的压差 ， 压力恢复低 ， 这样可减少节流部位 的流速 ， 避免汽蚀的产 生和减少浸蚀 的作用 。单 级节流承受压差为 A P I P 1一P 2 MP a 3 同时， 为了解决高压差 ， 高流速给阀门带来的 危害 ， 预防阀门的振动， 噪音 ， 汽蚀 ， 浸蚀等 ， 使 阀 门能够平稳的工作。达到预期的效果 。在设计结 构上参考 了美 国 C C I 公司 ， MA S O N E I L A N公司高 压差调节阀克服振动， 噪音的设计方法 ， 采用了① 节流孔对称布置 ； ②喷流冲击 阀座、 阀芯设计成 特殊结构 ， 使高速液体通过阀座、 阀芯每一点的压 力都高于该温度下 的饱和蒸汽压力 ， 并采用会聚 喷射的方法 ， 使液体本身相互冲撞 ， 在通道间发生 高度紊流 ， 使调节阀中液体的动能 由于相互摩擦 而转换成热能 ， 从而减少气泡的形成 ； ③导向套结 构④粘性摩擦等特点 ， 使高速流体撞击 ， 造成动能 消耗。让流体在 阀内的流动过程中， 要经过多次 直角拐弯 ， 在拐弯处产生小涡流 见图 2 。 图 2多级节流调节阀 2 ． 2 减少涡流， 扩大流动区域 涡流是造成调节阀振动、 噪音的主要原 因， 因 此在设计高压差调节阀时， 要尽量避免产生涡流 的区域。 1 使用适 当 间隔的、 细小 的迂 回通路 阀内 件。当流体流过具有适当间隔的小孔径套筒或其 它迂 回通路时 ， 能获得较小 的喷射流体积 ， 进而减 小涡流体积， 降低了机械能与声学能之间的转换 效率 ， 也有效地降低了振动和噪音 。其次， 较小的 涡流能把液体产 生的声学能移至较高的频率带 ， 管壁对较高频率带 的噪声具有 良好的衰减作用， 而且人耳对高频率 的声音具用较低的响应效应。 小孔径套筒式阀门结构形式如图 3所示。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 4 锅炉制造 总第 2 2 4期 图 3 套筒 2 采用阶梯式阀内件。为减小振动和噪声 ， 这类调节阀多数设计成多级阶梯式 阀芯结构， 由 于路径弯曲， 流体流动不畅 ， 造成流动过程中的摩 擦 ， 产生较大的压力损失 ， 消耗流体的能量 ， 从而 达到降低振动和噪音的目的。 扩大介质流动区域 ， 一般就是要求每一级节 流面 积都比前一级节流面积大 ， 每一级节流承受 了大部分的压差 ， 压力降通过连续节流而逐渐减 小。在最后一级节流区域压降仅占总压差很小的 百分比， 所 以压力恢复是很小的。若将每一级设 计为相等的节流面积， 且为 1 O级节流 ， 那么最后 一 级所承受的压差仅 占总压差 的 1 0 ％， 即使最后 一 级产生的汽蚀现象， 所造成的强度破坏也是很 小 的 。 2 ． 3 使用消音器 消音器是直接安装在控制 阀的下游部位 ， 与 控制阀串接在一起 ， 可用来 吸收控制阀的声能 ， 在 高流量、 低压降的情况下 ， 更能体现它经济地控制 噪声的特点， 一般情况 ， 它 吸收噪声 的能力达 2 5 分 贝在右 2 ． 4 提 高管道的壁厚 增加控制阀下游管道的管壁厚度 ， 能有效地 降低控制阀的振动和噪音。但是噪音形成后 ， 不 会因在管道 中传送距离的远 近而变弱。因此 ， 控 制阀下游的所有管线系统都必须使用同样壁厚的 管道。 3 材料选择 通常情况下 ， 硬度较高的材料更能抵御 汽蚀 和侵蚀的破坏 ， 减少振动和噪音 。所以， 调节阀阀 体一般都采用硬度高的材料。如电力行业通常选 用铬钼合 金钢 阀门， 其 中 A S ME材料 S A 1 8 2～ WC 9就是常用 的抵抗腐蚀 的材料之一。如果调 节阀是角形阀， 下游配装材料硬度高的管道 ， 其阀 体可以选用碳钢材料 ， 因为仅仅在 阀体下游部分 才会出现汽蚀 和侵蚀。如果 调节 阀是球形 阀， 阀 体材料最好选用铬钼合金钢 ， 因为汽蚀和侵蚀出 现在阀体 内部。 4 结 语 通过分析可知 ， 控制阀的振动和噪声 问题是 很严重的， 不可避免 ， 但是可以预防。因此 ， 在设 计控制阀过程中， 采用合理的结构形式 ， 合适的部 件材料 ， 有效分配压差 ， 就可有效减小振动和噪音 的产生 ， 改善调节阀的使用性能。 参考文献 [ 1 ] 吴国熙．调节阀使用与维修 [ M] ．北京 化学工业 出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 2 ] 何衍庆、 邱宣振等编著．控制阀工程设计与应用． 北京 化学工业 出版社． [ 3 ] 沈阳阀门研究所．阀门设计[ Z ] ．沈阳 沈阳阀门 研究所 ， 1 9 7 6 ． [ 4 ] 电站调节阀汽蚀现象的分析与研究．哈尔滨 阀 门． 2 0 0 3 ． f 上接第 6 l页] 冷端设置错误 。 由于 I D A S机柜式远程 I ／ 0板卡都是 由集成 电路组成的， 且各芯片及元器件均经过筛选及高 温老化实验 ， 因此板卡的故障较低 ， 但各板卡是挂 在 I D A S网络或其他网络 上进 行工作的， 由于种 种网络上原因， 常常会导致检测不 到某些板卡 的 状况 ， 因此板卡的安装、 通讯电缆的现场敷设以及 安装网络匹配电阻的位置、 大小都是非常重要的。 参考文献 [ 1 ] 张松春， 赵秀芬， 竺子芳， 杨世宗． 电子控制设备抗 干扰技术及其应用[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 89． [ 2 ] 滕旭， 胡志昂． 电子系统抗干扰实用技术[ M] ． 北 京 国防工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 张是勉， 关山． 自动检测系统实践 [ M] ． 合肥 中 国科学技术大学 出版社 ， 1 9 9 0 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m