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苏高浅析流量控制阀的降噪问题

    我公司的主导产品——自力式流量控制阀,自93年问世到目前已整整十个年头了,在这十年中供热界的同行们从不认识到认识,从片面了解到系统应用,使得自力式流量控制阀在供热方面发挥了一定的作用。

  在这十年中我公司的自力式流量控制阀进行了两次重大的改进。从93年Ⅱ 型产品使用到98年,第一个5年里,由于老Ⅱ 型体积较大且安装位置受限制,为适应用户的需求在99年我们对老产品进行了改进。生产出即可保证控制性能又可任意角度安装,并且体积缩小了40%;到2002年第二个5年里,好多用户反映安装使用后噪音比原来增大了,特别是安装在室外架空管线上。针对这种情况我们又组织技术人员进行专题研究开发,经过近四个月上千次的试验,我们目前已生产出低噪音、带锁闭、便于调节的流量控制阀。噪音由原来的65~75dB降到45~55dB,可满足不同用户的需求。下面就我们在研制过程中得到的一点体会总结出来,供同行们参考。

  一、 噪声源分析

  在供热系统中离不开泵、管道和阀门,可这些又都是产生噪声源的设施。

  先说管道,液体流经管道时,由于湍流和摩擦激发的压强扰动就会产生噪声,特别是当雷诺数Re>2400时的湍流状态,这种含有大量不规则的微小旋涡的湍流,可以说自身就处于“吵”的状态。尤其流经节流或降压阀门、截面突变的管道或急骤拐弯的弯头时,湍流与这些阻碍流体通过的部分相互作用产生涡流噪声,其声功率级(dB)随流速的变化关系可表示为:△Lw=60lg,若管路设计不当还可以产生空化噪声;再说阀门,带有节流或限压作用的阀门,是液体传输管道中影响最大的噪声源。当管道内流体流速足够时,若阀门部分关闭,则在阀门入口处形成大面积扼流,在扼流区域液体流速提高而内部静压降低,当流速大于或等于介质的临界速度时,静压低于或等于介质的蒸发压力,则在流体中形成气泡。气泡随液体流动,在阀门扼流区下游流速逐渐降低,静压升高,气泡相继被挤破,引起流体中无规则的压力波动,这种特殊的湍化现象称为空化,由此产生的噪声叫空化噪声。在流量大、压力高的管路中,几乎所有的节流阀门均能产生空化噪声,这种空化噪声顺流而下可沿管道传播很远,这种无规则噪声能激发阀门或管道中可动部件的固有振动,并通过这些部件作用于其它相邻部件传至管道表面,产生类似金属相撞产生的有调声音。空化噪声的声功率与流速的七次方或八次方成正比,因此为降低阀门噪音可采用多级串接阀门,目的是逐级降低流速。如我们经常使用的截止阀,采用的是低进高出的流向,因此当流体流经阀腔时,就会在控制阀瓣的下面(即扼流区内)形成低压高速区,产生气泡。通过阀瓣后又形成高压低速区,气泡相继被挤破产生空化噪音。

  根据以上分析可见管道噪声、阀门噪声都与液体流动的状态有关,换句话说即与压差和流速有关。

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