低噪聲閥門設(shè)計(jì)原理及閥門噪聲控制分析

孫明宇

哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門有限公司 黑龍江哈爾濱 150000

在人從事工作的環(huán)境中，閥門作為流體的限制開關(guān)設(shè)備對人產(chǎn)生的最明顯的問題之一是噪聲，而且閥門噪聲和伴生的振動(dòng)還會(huì)影響閥門性能并且會(huì)造成閥門本身鄰近管路及設(shè)備的疲勞，從而會(huì)降低其使用壽命，甚至可能導(dǎo)致安全事故．所以近年來人性化設(shè)計(jì)理念和特殊環(huán)境需求對閥門噪聲不斷提出新的要求，非常有必要對閥門噪聲引起重視．

1 閥門噪聲形成方式

1.1 液體動(dòng)力噪聲

液體動(dòng)力噪聲是閥門噪聲的主要組成部分之一，其形成是因?yàn)橐后w介質(zhì)在流動(dòng)時(shí)，會(huì)形成空化現(xiàn)象，也可稱之為汽蝕現(xiàn)象，受該現(xiàn)象影響，便會(huì)形成噪聲。若液體介質(zhì)中某點(diǎn)靜壓力值不高于蒸汽所形成的壓力值，同時(shí)也不高于流過閥縮面之后，壓力降低至液體所形成的蒸汽壓力值時(shí)，液體當(dāng)中便會(huì)出現(xiàn)氣泡。當(dāng)液體經(jīng)閥門流出之后，壓力升高至能夠令閥門出口處的壓力不低于液體飽和蒸汽壓力時(shí)，液體當(dāng)中的氣泡便會(huì)出現(xiàn)破裂或是內(nèi)向爆炸的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生一定噪音。不僅如此，氣泡爆炸所產(chǎn)生的沖擊波也會(huì)引發(fā)閥門以及相關(guān)零件振動(dòng)，且閉合元件持續(xù)沖擊其導(dǎo)向器，也會(huì)形成爆炸打擊聲音以及振動(dòng)噪聲，沖擊也會(huì)損害部分閥門零件[1]。

1.2 流體從上游帶來的噪聲

介質(zhì)流束是最好的聲音傳播媒介，如艦艇吸入式通海閥傳遞海水受到炸彈或魚雷的爆炸沖擊波噪聲，這種高壓力沖擊力，如不能把它限制或消除掉，它會(huì)對艦艇內(nèi)相關(guān)設(shè)備造成損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成安全事故；同樣排出的通海閥也會(huì)把艦艇內(nèi)設(shè)備噪聲帶入海水中，如泵、壓縮機(jī)等噪聲，增加被敵方聲納搜索到的可能性，降低了隱蔽性，從而導(dǎo)致艦艇喪失戰(zhàn)斗力．

1.3 機(jī)械噪聲

介質(zhì)經(jīng)過閥門產(chǎn)生的無規(guī)壓力起伏，或介質(zhì)對閥門的可動(dòng)件和固定件直接沖擊，都要引起閥門振動(dòng)。這種振動(dòng)輻射的機(jī)械噪聲往往淹沒在氣流噪聲或空化噪聲之中，不足于對人產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。但是當(dāng)閥門損壞時(shí)，機(jī)械噪聲會(huì)發(fā)生顯著變化，或強(qiáng)度增大，或頻譜特性完全改變[2]。

2 低噪聲閥門設(shè)計(jì)原理及閥門噪聲控制

2.1 加強(qiáng)閥門運(yùn)維管理

在閥門應(yīng)用過程中，企業(yè)開展的閥門運(yùn)維保養(yǎng)與日常管理工作，會(huì)影響閥門的運(yùn)行狀態(tài)與質(zhì)量，進(jìn)而影響閥門噪聲。為有效防控閥門噪聲，企業(yè)在管理閥門時(shí)，需做到以下幾點(diǎn)：①技術(shù)人員在對閥門進(jìn)行開、關(guān)等操作時(shí)，需控制閥門操作的速度與力度，以均勻的速度緩慢操作閥門，適當(dāng)延長閥門操作的時(shí)間，可控制閥門產(chǎn)生的汽蝕現(xiàn)象或振動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制噪聲的目的。②技術(shù)人員在開啟水泵時(shí)，需控制水泵出口區(qū)域閥門的開度，要求閥門不可全部開啟，避免閥門開度過大，水泵傳輸?shù)乃w產(chǎn)生較大沖擊力，引發(fā)噪聲。③定期進(jìn)行設(shè)備清理工作，清理范圍包括閥門的閥體、閥芯、閥座密封面及閥芯節(jié)流孔等，確保閥門結(jié)構(gòu)內(nèi)部的流通性，避免閥門結(jié)構(gòu)出現(xiàn)堵塞或腐蝕等現(xiàn)象，影響閥門正常運(yùn)行，導(dǎo)致閥門出現(xiàn)噪聲。④在閥門日常檢查中，需將閥門密封盤根及密封圈納入檢查范圍，確保閥門保持良好的密封性。如果檢查中發(fā)現(xiàn)閥門的密封結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞，需立即更換零件。⑤在閥門運(yùn)行過程中，技術(shù)人員需定期向閥門的傳動(dòng)裝置及導(dǎo)向裝置添加潤滑油，保障閥門運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高閥門整體運(yùn)行的穩(wěn)定性，防止流體動(dòng)力噪聲的出現(xiàn)。另外，在閥門使用中，閥門供應(yīng)商的零件加工精度，也會(huì)對閥門噪聲產(chǎn)生影響?；陂y門噪聲來源，閥門結(jié)構(gòu)內(nèi)的粗糙度與流道壁面存在的毛刺現(xiàn)象，會(huì)引發(fā)紊流現(xiàn)象，引發(fā)空氣動(dòng)力噪聲。就此，供應(yīng)商在進(jìn)行閥門加工時(shí)，需提高加工精度；企業(yè)在采購閥門零件時(shí)，需做好質(zhì)量檢驗(yàn)工作，對閥門內(nèi)部粗糙度較高或流道壁面存在毛刺的零件，進(jìn)行返廠處理，避免不合格閥門用于管路，實(shí)現(xiàn)閥門噪聲的有效控制[3]。

2.2 實(shí)際應(yīng)用

事實(shí)上，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中往往綜合兩種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。如針對氣體介質(zhì)而言，設(shè)計(jì)人員可使用小孔噴注對噪聲進(jìn)行控制，工作原理如下：設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)閥門的過程中，在不影響排氣量的前提下，使用由多個(gè)小孔組成的閥門出口替代原有大閥門出口[4]。如此一來，使得原有高頻聲轉(zhuǎn)移至超聲范圍，人耳無法進(jìn)行感知，以達(dá)到降低噪聲的效果，同時(shí)也不會(huì)影響閥門的正常運(yùn)作。設(shè)計(jì)人員如使用該方式設(shè)計(jì)低噪聲閥門，則尤其需要注意孔距、孔徑以及孔數(shù)三個(gè)參數(shù)。建議每個(gè)孔的直徑宜設(shè)計(jì)為1．5mm，各個(gè)孔之間相隔距離應(yīng)是孔直徑的8倍至10倍。各個(gè)孔面積閥門是通流面積的1．5倍至2倍。設(shè)計(jì)人員除了利用設(shè)計(jì)減少噪音，還可以直接為閥門安設(shè)消音裝置，如小孔分散式、微孔燒結(jié)式等類型的消音器，更為簡便快捷，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選用[5]。

3 結(jié)語

隨著人們對環(huán)境意識的增強(qiáng)和某些特殊保障條件的要求，低噪聲閥門的需求是必然的趨勢，我國在閥門噪聲方面的研究幾乎還是空白，國內(nèi)眾多的閥門企業(yè)對閥門噪聲的認(rèn)識不多，沒有給予足夠的重視．本文提到的噪聲控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境噪聲的治理中，作為設(shè)計(jì)者首先要重視降噪設(shè)計(jì)問題，在閥門的設(shè)計(jì)過程中加以運(yùn)用，這樣才能開發(fā)出滿足市場需求，能為特種需要提供有力保障的閥門產(chǎn)品。