組合活塞式減壓閥噪音解決辦法

組合活塞式減壓閥噪音解決辦法

科技在不斷的發(fā)展，社會在不斷的進(jìn)步，為了全面深刻理解減壓閥噪聲的具體生成過程及現(xiàn)有研究基礎(chǔ)，分析了減壓閥內(nèi)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，總結(jié)了目前國內(nèi)外減壓閥噪聲的研究方法，并從來源降噪和傳播降噪兩方面回顧了國內(nèi)外降噪技術(shù)的研究現(xiàn)狀．經(jīng)過分析總結(jié)，探討了目前研究存在的主要問題：減壓閥內(nèi)流動復(fù)雜、旋渦流動發(fā)生位置不明確和高速射流相互作用的影響不確定等；指出未來方向應(yīng)在綜合理論分析、試驗研究和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，確定減壓閥內(nèi)噪聲源位置并分析噪聲指向性，明確降噪機(jī)理，進(jìn)而研究降噪技術(shù)，實現(xiàn)根源降噪．未來對減壓閥噪聲的控制應(yīng)從流動機(jī)理和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新同時著手，進(jìn)而推出一套普適性低噪聲閥門設(shè)計理論．研究減壓閥內(nèi)噪聲可以為有效并針對性地降低噪聲提供可靠依據(jù)．

電站為徑流引水式小流量高水頭電站，考慮到電站的經(jīng)濟(jì)效益和投資成本，有效利用高水頭這一有利優(yōu)勢，發(fā)電機(jī)組輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)冷卻循環(huán)部分，技術(shù)供水減壓閥采用兩臺減壓調(diào)節(jié)閥，出現(xiàn)振動和噪聲過大，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥桿的鏈接夾塊發(fā)生偏移，最終導(dǎo)致定位器反饋桿脫離，閥門全開的狀況，造成壓力不穩(wěn)定的情況。現(xiàn)場管道入口壓力2.1MP，出口壓力0.35MP，口徑DN300，正常流量0.1m3/S，最大0.3m3/S，介質(zhì)為水。減壓閥通過作用在閥芯的流體靜壓力與彈簧力相平衡、相比較的原理，促使閥芯運動并改變閥口的大小來調(diào)節(jié)輸出量的。但減壓閥的輸出量是出LJ壓力，不是進(jìn)口壓力，減壓閥在不起減壓作用的常態(tài)下閥口是全開的，減壓時則關(guān)小，關(guān)得越小，減壓量越大。當(dāng)減壓閥的輸出壓力較高或流量較大時，用調(diào)壓彈簧直接調(diào)壓，則彈簧剛度必然大，流量變化時，輸出壓力波動較大，閥的結(jié)構(gòu)尺寸也將增大。

減壓閥有兩套獨立的控制反饋系統(tǒng)，兩套獨立的控制反饋系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組運行的不同，設(shè)置兩個不同水壓定值。主用水源減壓閥A套壓力調(diào)整為0.35MPa，供三臺機(jī)使用；主用水源減壓閥B套壓力調(diào)整為0.30MPa，供兩臺機(jī)使用。備用水源減壓閥A套壓力調(diào)整為0.35MPa，供三臺機(jī)使用；備用水源減壓閥B套壓力調(diào)整為0.30MPa，供兩臺機(jī)使用。基于現(xiàn)場狀況，對噪聲產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，使其在滿足壓力和流量要求的前提下，對系統(tǒng)進(jìn)行改造。調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（閥門）兩部分組成。調(diào)節(jié)閥工作過程中普遍存在著噪聲，這是調(diào)節(jié)閥內(nèi)在的湍流和能量吸收所引發(fā)的現(xiàn)象。調(diào)節(jié)閥運行環(huán)境中的主要噪聲為機(jī)械振動噪聲和液體動力噪聲。現(xiàn)場介質(zhì)為水，所以設(shè)計時主要考慮機(jī)械振動噪聲和氣體動力噪聲即可。

1組合活塞式減壓閥噪音解決辦法噪聲產(chǎn)生機(jī)理
1.1機(jī)械振動噪聲
機(jī)械振動噪聲主要是由減壓閥內(nèi)可運動部件如閥桿、閥芯受流體沖擊產(chǎn)生振動而形成的．機(jī)械振動噪聲分為低頻振動噪聲和高頻振動噪聲．低頻振動噪聲的產(chǎn)生源于流體的脈動和射流．射流流體沖擊減壓閥內(nèi)可運動部件閥桿和閥芯時，會引起閥桿相對于閥座的運動，導(dǎo)致閥芯與腔體壁面之間的碰撞．另外，若零部件剛性不足或存在間隙，即便沒有力的傳遞，互相振動也會產(chǎn)生碰撞．碰撞聲有較寬廣的頻率范圍，其噪聲幅值大小由振動體的質(zhì)量、剛度、阻尼及碰撞能量決定．基于振動頻率一般介于20～200Hz，所以稱之為低頻振動噪聲．高頻振動噪聲的產(chǎn)生源于減壓閥自然頻率與流體激勵頻率一致時引起的共振．共振現(xiàn)象下的振動頻率較大，高達(dá)3000～7000Hz，所以對應(yīng)的噪聲稱之為高頻振動噪聲．高頻振動噪聲會產(chǎn)生很大的破壞應(yīng)力，導(dǎo)致振動部件產(chǎn)生疲勞破壞甚至斷裂．機(jī)械振動噪聲與流體介質(zhì)流動狀態(tài)無關(guān)，多是由于減壓閥結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理產(chǎn)生．減小機(jī)械振動噪聲的方法應(yīng)從減壓閥自身結(jié)構(gòu)出發(fā)，包括合理設(shè)計可運動部件的剛性、減小零部件之間的間隙以及合理選用材料等措施．

1.2組合活塞式減壓閥噪音解決辦法氣體動力學(xué)噪聲
氣體動力學(xué)噪聲又稱氣動噪聲，是由氣體流經(jīng)減壓閥內(nèi)節(jié)流元件時，流體機(jī)械能轉(zhuǎn)換為聲能所產(chǎn)生的噪聲．當(dāng)氣體介質(zhì)的流速高于聲速，會產(chǎn)生沖擊波，反之則產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾流現(xiàn)象，2種情況都會加劇噪聲分布，因此，氣動噪聲被認(rèn)為是減壓閥及管道系統(tǒng)運行過程中、最嚴(yán)重的噪聲．氣體動力學(xué)噪聲不能被消除，因為減壓閥在減壓過程中引起的流體紊流是不可避免的．但可以通過改變節(jié)流元件結(jié)構(gòu)或流體流動狀態(tài)以達(dá)到氣動噪聲最小化．

1.組合式減壓閥出口壓力鎖定工作原理：
組合式減壓閥是專為復(fù)雜工況下運行的供水系統(tǒng)量身設(shè)計的減壓設(shè)備，由出口壓力鎖定系統(tǒng)，反饋統(tǒng)，和主閥閥體組成。
    每一臺合格的減壓閥閥體均經(jīng)受了超過60分鐘的1.5倍強(qiáng)壓實驗，杜絕閥體缺陷，即使歷經(jīng)連續(xù)運行也不會出現(xiàn)破裂漏水等故障。 出口壓力內(nèi)鎖定裝置是為防止反饋系統(tǒng)遭受意外損壞后，在主活塞下方失壓時，保持出口壓力P2值的剛性保護(hù)裝置。
 2、組合式減壓閥自動調(diào)節(jié)原理：
 組合式減壓閥是一種在復(fù)雜多變的工況下亦可利用水壓進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的減壓閥穩(wěn)壓閥，在進(jìn)口壓力和流量產(chǎn)生變化的時候保持出口的壓力和流量穩(wěn)定。其實現(xiàn)自力控制，調(diào)試簡單，運行可靠。
 3、組合式減壓閥的雙反饋切換原理：
組合式減壓閥的反饋系統(tǒng)是根據(jù)減壓閥出口壓力的變化信號來控制過流面積（節(jié)流錐開度）的獨立系統(tǒng)。減壓閥裝備有互為備用的雙反饋系統(tǒng)，啟用A系統(tǒng)即停用B系統(tǒng)的運行模式可以達(dá)到減壓閥不停機(jī)檢修的目的。
4、 組合式減壓閥反沖排污工作原理：
水電站的運行工況比較復(fù)雜，尤其水質(zhì)的好壞直接關(guān)系到設(shè)備的運行。針對泥沙含量較大的水電站，除了在減壓閥的過流位置采用不銹鋼材質(zhì)并堆焊鎳基合金防磨蝕外，減壓閥的反沖排污裝置亦能有效地防止反饋控制系統(tǒng)的堵塞，使減壓閥在多泥沙雜物的水質(zhì)中保持良好的工況。（反沖排污系統(tǒng)標(biāo)配為手動控制，根據(jù)水質(zhì)實際情況把握反沖排污頻率，或直接采用PLC自動反沖排污裝置。2減壓閥噪聲研究方法

2.1組合活塞式減壓閥噪音解決辦法噪聲問題的試驗研究
試驗研究可以提供有效可靠的數(shù)據(jù)，是減壓閥噪聲問題研究步驟之一．目前國內(nèi)外學(xué)者針對減壓閥噪聲問題的試驗研究從兩條線展開：噪聲產(chǎn)生原因分析和降噪方法研究．測試了不同閥芯和閥座結(jié)構(gòu)的減壓閥噪聲，針對減壓閥的噪聲和振動問題提出了可行方案，試驗結(jié)果表明60°錐形閥芯的噪聲比其他結(jié)構(gòu)低12dB，機(jī)械振動基本消除，而且流量增加了25%，通過試驗研究了閘閥結(jié)構(gòu)與噪聲的關(guān)系，認(rèn)為噪聲主要由閥門內(nèi)部空腔旋渦的脫落引起，空腔旁邊的斜槽角度對聲學(xué)響應(yīng)有較大影響．2012年，對汽輪機(jī)高壓旁路減壓閥的流量特性進(jìn)行研究，進(jìn)而分析閥體噪聲產(chǎn)生的原因，并提出降低噪聲的可行性方案，為優(yōu)化設(shè)計提供了理論參考．對節(jié)流閥的流致振動噪聲展開研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)壓力比對振動噪聲有顯著影響。提出一種迷宮式低噪聲節(jié)流閥，并進(jìn)行了水力與振動噪聲綜合特性測試．結(jié)果顯示新型低噪聲控制閥的噪聲級低于普通控制閥約10dB．調(diào)節(jié)類閥門噪聲試驗的開展需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求實施，主要步驟包括試驗技術(shù)路線的設(shè)計、噪聲測試系統(tǒng)的設(shè)計、噪聲測點安排、噪聲頻譜和聲強(qiáng)的測試以及數(shù)據(jù)處理．另外試驗過程中需要隔振和消除背景噪聲．

2.2組合活塞式減壓閥噪音解決辦法噪聲消除措施
根據(jù)現(xiàn)場狀況，主要考慮通過管路改造和閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造，來消除振動和噪聲。但是現(xiàn)場管路布置在最初上生產(chǎn)線時即已確定，再添加旁路工期較長。于是閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造成為關(guān)鍵。在套筒調(diào)節(jié)閥中，高速介質(zhì)流經(jīng)普通套筒閥時，介質(zhì)從套筒璧四周窗口流入套筒中心，然后匯集流向閥后，在套筒中產(chǎn)生漩渦流、二次流等復(fù)雜流動。由于突然的收縮和突然擴(kuò)大，使流場極不均勻，極易產(chǎn)生強(qiáng)大的噪聲。改善流場就能夠降低噪聲。本文中套筒采用小孔形套筒，這些小孔可使流道分散、摩擦阻力增加、流場分布均勻、不產(chǎn)生大的漩渦流，從而降低噪聲。降壓套筒采用兩層結(jié)構(gòu)，較低噪音套筒調(diào)節(jié)閥的一層套筒，可大幅度降低高壓差氣體或蒸汽所產(chǎn)生的噪聲，而且特別適用于高壓差的場合。套筒設(shè)計主要是小孔的孔數(shù)的設(shè)計，為了保證閥最大開度時的流通能力，小孔面積按照調(diào)節(jié)閥的閥座的面積乘上一定的系數(shù)（系數(shù)在1．2～1．5之間）。由于液體是可壓縮性流體，壓力降低時體積急劇膨脹，因此進(jìn)行流道設(shè)計時要將套筒窗口流通截面即小孔直徑從下到上逐級放大。另外孔的列數(shù)取偶數(shù)，有利于介質(zhì)在套筒中間互相沖擊而把靜壓能量消耗掉，降低噪聲，避免振動。

減壓閥是一種在復(fù)雜多變的工況下亦可利用水壓進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的減壓閥穩(wěn)壓閥，在進(jìn)口壓力和流量產(chǎn)生變化的時候保持出口的壓力和流量穩(wěn)定。其*實現(xiàn)自力控制，調(diào)試簡單，運行可靠。減壓閥的反饋系統(tǒng)是根據(jù)減壓閥出口壓力的變化信號來控制過流面積（節(jié)流錐開度）的獨立系統(tǒng)。減壓閥裝備有互為備用的雙反饋系統(tǒng)，啟用A系統(tǒng)即停用B系統(tǒng)的運行模式可以達(dá)到減壓閥不停機(jī)檢修的目的。水電站的運行工況比較復(fù)雜，尤其水質(zhì)的好壞直接關(guān)系到設(shè)備的安全運行。針對泥沙含量較大的水電站，除了在減壓閥的過流位置采用不銹鋼材質(zhì)并堆焊鎳基合金防磨蝕外，減壓閥的反沖排污裝置亦能有效地防止反饋控制系統(tǒng)的堵塞，使減壓閥在多泥沙雜物的水質(zhì)中保持良好的工況。（反沖排污系統(tǒng)標(biāo)配為手動控制，根據(jù)水質(zhì)實際情況把握反沖排污頻率，或直接采用PLC自動反沖排污裝置。）

四、組合活塞式減壓閥噪音解決辦法產(chǎn)品主要部件材質(zhì)

五、組合活塞式減壓閥噪音解決辦法產(chǎn)品主要結(jié)構(gòu)尺寸

組合活塞式減壓閥噪音解決辦法結(jié)語
文中分析了減壓閥內(nèi)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，總結(jié)了目前國內(nèi)外減壓閥噪聲的研究方法，并從來源降噪和傳播降噪兩方面回顧了國內(nèi)外降噪技術(shù)的研究現(xiàn)狀．得出結(jié)論及展望如下：

1）噪聲機(jī)理．減壓閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，湍流程度較大，其噪聲產(chǎn)生原因主要包括3個方面：減壓閥內(nèi)運動零部件在流體激勵作用下產(chǎn)生的機(jī)械振動噪聲；液體在減壓閥內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)中發(fā)生流動分離及渦流所產(chǎn)生的液體動力學(xué)噪聲；氣體在減壓閥內(nèi)部達(dá)到臨界流速出現(xiàn)激波、膨脹波而產(chǎn)生的氣體動力學(xué)噪聲．

2）研究方法．減壓閥噪聲問題的研究方法主要包括：理論研究、試驗研究和數(shù)值模擬研究．

3種方法相輔相成，互為印證，共同推動減壓閥噪聲領(lǐng)域向前發(fā)展．