機(jī)械減壓閥產(chǎn)生噪聲的原因
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機(jī)械減壓閥產(chǎn)生噪聲的原因
減壓閥產(chǎn)生噪聲的類型有三種:即機(jī)械振蕩嗓聲、液體動(dòng)力噪聲和氣體動(dòng)力噪聲。在降壓過(guò)程中,消耗的流體介質(zhì)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱能、機(jī)械能以及產(chǎn)生噪音的聲能氣體減壓閥產(chǎn)生的噪音減壓閥的零部件在流體流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),機(jī)械振動(dòng)又可分為兩種形式低頻振動(dòng)。這種振動(dòng)是由介質(zhì)的射流和脈動(dòng)造成的,其產(chǎn)生原因在于閥出口處的流速太快,管路布置不合理以及閥活動(dòng)零件的剛性不足等。要降低噪聲,首先就要把減壓過(guò)程中的能量盡量多地轉(zhuǎn)化為熱能。
空氣動(dòng)力學(xué)噪聲當(dāng)蒸汽等可壓縮性流體通過(guò)減壓閥內(nèi)的減壓部位時(shí),流體的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為聲能而產(chǎn)生的噪音稱為空氣動(dòng)力學(xué)噪音。這種噪音是一種在減壓閥噪音中占大多數(shù)而且處理起來(lái)為麻煩的噪音。這種噪聲產(chǎn)生的原因分為兩種情況,一是由于流體紊流所產(chǎn)生,二是由于流體達(dá)到臨界流速引起的激波而產(chǎn)生的。空氣動(dòng)力學(xué)噪聲不能*被消除,因?yàn)闇p壓閥在減壓時(shí)引起流體紊流是不可避免的。
氣體減壓閥高頻振動(dòng)這種振動(dòng)在閥的自然頻率和介質(zhì)流動(dòng)所造成的激勵(lì)頻率一致時(shí),將引起共振,它是減壓閥在一定減壓范圍內(nèi)產(chǎn)生的,而且一旦條件稍有變化,其噪音變化就很大。這種機(jī)械振動(dòng)噪音與介質(zhì)流動(dòng)速度無(wú)關(guān),多是由于減壓閥自身設(shè)計(jì)不合理產(chǎn)生。減小機(jī)械振動(dòng)噪聲的措施是,合理地設(shè)計(jì)減壓閥襯套和閥桿的間隙、機(jī)械加工精度、閥的自然頻率以及活動(dòng)零件的剛性,正確地選用材料等。
5.2.1機(jī)械減壓閥產(chǎn)生噪聲的原因機(jī)械振蕩噪聲
上海申弘閥門(mén)有限公司生產(chǎn)機(jī)械式減壓閥有的氣體減壓閥,水減壓閥, 機(jī)械振蕩噪聲是流體在閥體內(nèi)部的不規(guī)則沖擊和壓力波動(dòng)引起控制閥內(nèi)的可動(dòng)部件機(jī)械振動(dòng)而發(fā)出的噪聲。例如,閥芯與閥座之間的碰撞。閥桿導(dǎo)向塊與導(dǎo)向面的橫向運(yùn)動(dòng):其振動(dòng)頻率一般小于l 500 Hz.噪聲的幅值與碰撞的能量、振動(dòng)體的質(zhì)量有關(guān)。
當(dāng)引起控制閥內(nèi)件在其固有頻率(約3 000 Hz~7 000 Hz)下諧振時(shí),不僅產(chǎn)生很大機(jī)械噪聲.還會(huì)造成很大的機(jī)械應(yīng)力,使設(shè)備振動(dòng)而疲勞損壞。減壓閥的零部件在流體流動(dòng)時(shí)的激勵(lì)作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),機(jī)械振動(dòng)可分為兩種形式:1.低頻振動(dòng),其頻率約為50~500 Hz,其聲壓級(jí)約為90 dB。這種振動(dòng)是由介質(zhì)的射流和脈動(dòng)造成的,其產(chǎn)生原因在于閥出口處的流速太快,管路布置不合理以及閥活動(dòng)零件的剛性不足等。2.高頻振動(dòng),其頻率約為1000~8000 Hz,其聲壓級(jí)在90 dB以上。這種振動(dòng)在閥的自然頻率和介質(zhì)流動(dòng)所造成的激勵(lì)頻率一致時(shí),將引起某種共振,它是減壓閥在一定減壓范圍內(nèi)產(chǎn)生的,而且一旦條件稍有變化,其噪聲變化就很大。這種機(jī)械振動(dòng)噪聲與介質(zhì)流動(dòng)速度無(wú)關(guān),且這種振動(dòng)噪聲事先無(wú)法預(yù)測(cè)。
減小機(jī)械振動(dòng)噪聲的措施是,改變?nèi)細(xì)鉁p壓閥閥腔形狀和減壓面積的形狀,合理地設(shè)計(jì)襯套和閥桿的間隙、機(jī)械加工精度、閥的自然頻率以及活動(dòng)零件的剛性,正確地選用材料等。
機(jī)械噪聲中有一種由于相互作用的兩個(gè)表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成摩擦的干摩擦聲。由于運(yùn)動(dòng)表面的微小凸起體會(huì)相互嵌入和發(fā)生分子的凝聚,造成表面的黏附。導(dǎo)致表面發(fā)熱和磨損.干磨擦聲是一種高頻噪聲,它和表面運(yùn)動(dòng)速度、表面粗糙度、潤(rùn)滑情況有關(guān)。
機(jī)械噪聲目前沒(méi)有預(yù)估的方法,通常,這類噪聲直接用儀表在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定.可通過(guò)閥芯、閥座和其他運(yùn)動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),減少可動(dòng)零件的質(zhì)量來(lái)減小機(jī)械噪聲.
5.2.2液體動(dòng)力噪聲
液體動(dòng)力噪聲是流體流經(jīng)控制閥時(shí)由紊流、空化和閃蒸等作用產(chǎn)生的噪聲;液體流經(jīng)控制閥時(shí),產(chǎn)生節(jié)流作用,如圖5-1所示。由于在節(jié)流孔處流通面積縮小,流速升高.壓力下降,容易發(fā)生阻塞流現(xiàn)象,產(chǎn)生閃蒸和空化,氣泡的爆裂產(chǎn)生的噪聲稱為液體動(dòng)力噪聲,它是由于節(jié)流斷面處流體的突然膨脹造成流體不穩(wěn)定流動(dòng),它不僅產(chǎn)生噪聲.還會(huì)對(duì)閥芯和閥座等閥內(nèi)件造成嚴(yán)重的沖刷和空化,使控制閥損壞,其噪聲頻率約15 Hz-10 000 Hz。
這類噪聲的特點(diǎn)是隨著氣蝕開(kāi)始,這類噪聲會(huì)隨氣泡的增加而增強(qiáng),當(dāng)控制閥兩端的壓差達(dá)到*汽蝕的壓差時(shí).噪聲反而減小。因此.降圖5-1各種節(jié)流形式低這類噪聲的方法是使控制閥兩端的壓降小于開(kāi)始空化的壓降。不同類型控制閥.開(kāi)始空化的閥壓降不同。因此.也可選用空化壓降高的控制閥類型來(lái)防止這類噪聲的發(fā)生。
在選擇控制閥時(shí),為避免產(chǎn)生液體動(dòng)力噪聲.關(guān)鍵在于找到開(kāi)始產(chǎn)生空化作用時(shí)的控制閥壓降△戶。,確??刂崎y的壓降小于△p。,為此.引入一個(gè)起使空他系數(shù)K.的概念 K.的數(shù)值由實(shí)驗(yàn)得到F.和K。的關(guān)系。
5.2.3氣體動(dòng)力噪聲
它也可以根據(jù)液體的壓力恢復(fù)系數(shù)F。來(lái)確定,圖j一2示出了大多數(shù)控制閥噪聲是氣體動(dòng)力噪聲,當(dāng)氣體或蒸汽流過(guò)控制閥的節(jié)流孔時(shí),氣體的流速達(dá)到或超過(guò)聲速,形成沖擊波、噴射流和漩渦流,這些雜亂的氣體流動(dòng)的能量在節(jié)流孔下游轉(zhuǎn)換為熱能.并產(chǎn)生氣體動(dòng)力噪聲。這類噪聲的特點(diǎn)是一旦產(chǎn)生這類噪聲,它會(huì)沿管道向下游傳播。此外,噴射流的沖擊力與流速平方成正比。因此,降低流速可大大減小噴射流的沖擊力,并減小這類噪聲。降低氣體動(dòng)力噪聲的措施可采用限制氣 圖5-2 FL和j(。的關(guān)系國(guó)體或蒸汽的流速。如液體的流速低于6 m/s;氣體的流速低于200 m,s;飽和蒸汽流速低于50 m/s-80m/si過(guò)熱蒸汽流速低于80 m/s~120 m/s.還可采用降噪器,采用降噪控制閥等。
氣體減壓閥的零部件在流體流動(dòng)時(shí)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),機(jī)械振動(dòng)又可分為兩種形式:
1、低頻振動(dòng)。這種振動(dòng)是由介質(zhì)的射流和脈動(dòng)造成的,其產(chǎn)生原因在于閥出口處的流速太快,管路布置不合理以及閥活動(dòng)零件的剛性不足等。
2、 高頻振動(dòng)。這種振動(dòng)在閥的自然頻率和介質(zhì)流動(dòng)所造成的激勵(lì)頻率一致時(shí),水力控制閥將引起共振,它是氣體減壓閥在一定減壓范圍內(nèi)產(chǎn)生的,而且一旦條件稍有變化,其噪音變化就很大。這種機(jī)械振動(dòng)噪音與介質(zhì)流動(dòng)速度無(wú)關(guān),多是由于氣體減壓閥自身設(shè)計(jì)不合理產(chǎn)生。 減小機(jī)械振動(dòng)噪聲的措施是,合理地設(shè)計(jì)氣體減壓閥襯套和閥桿的間隙、機(jī)械加工精度、閥的自然頻率以及活動(dòng)零件的剛性,正確地選用材料等。
二、流體動(dòng)力學(xué)噪音
流體動(dòng)力學(xué)噪音是由流體通過(guò)組合式減壓閥的減壓口之后的紊流及渦流所產(chǎn)生的,其產(chǎn)生的過(guò)程可以分為兩個(gè)階段:
1、電動(dòng)執(zhí)行器紊流噪音,即由紊流流體和氣體減壓閥或管路內(nèi)表面相互作用而產(chǎn)生的噪音,其頻率和噪音級(jí)都比較低,一般并不構(gòu)成噪音問(wèn)題。
2、汽蝕噪音,即氣體減壓閥在減壓過(guò)程中,當(dāng)流體流速達(dá)到一定值時(shí),流體(液體)就開(kāi)始汽化,當(dāng)液體中的氣泡所受到的壓力達(dá)到一定值時(shí),就會(huì)爆炸。氣泡在爆炸時(shí),要在局部產(chǎn)生很高的壓力和沖擊波,自力式調(diào)節(jié)閥這個(gè)沖擊瞬間壓力可達(dá)196MPa,但是遠(yuǎn)離爆炸中心的地方,壓力急劇衰減。這個(gè)沖擊波是造成氣體減壓閥汽蝕和噪音的一個(gè)主要因素。 減小機(jī)械振動(dòng)噪聲的措施是在設(shè)計(jì)氣體減壓閥時(shí),必須把氣體減壓閥的減壓值控制在臨界值以下,而且,是在Δp初始以下,因?yàn)闅怏w減壓閥的實(shí)際減壓值達(dá)到Δp初始值時(shí),液體就開(kāi)始產(chǎn)生汽蝕,而且噪聲將急劇增大。自力式控制閥此外,還要注意相對(duì)于閥瓣的流體介質(zhì)的流動(dòng)方向。
三、空氣動(dòng)力學(xué)噪聲
當(dāng)蒸汽等可壓縮性流體通過(guò)氣體減壓閥內(nèi)的減壓部位時(shí),流體的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為聲能而產(chǎn)生 綜上所述,從根本上來(lái)說(shuō),氣體減壓閥產(chǎn)生噪音都跟自身的設(shè)計(jì)和制造工藝有關(guān)。與本產(chǎn)品相關(guān)論文:壓縮空氣減壓閥在萊鋼應(yīng)用