摘要：在日常的工作生产过程中，避免不了高压高温现象的发生，通过在管道中设置减温减压装置，能够有效地减少高温高压带来的不良影响。蒸汽减压阀作为减温减压装置的一种，是生产中必不可少的重要组成部分。随着我国工程技术的不断提高，对减温减压设备的需求缺口越来越大，对于其性能提出了越来越高的要求。对蒸汽控制阀进行研发和设计已经成为关系着工业发展的重要课题。
关键词：蒸汽控制阀；设计；噪声；分析
控制阀作为一种常见的管道装置，在日常的生产生活中随处可见。蒸汽控制阀是控制阀的一种，在工业管道系统中起到减温减压的作用，维持着系统的持续安全运行。蒸汽控制阀具有结构简单，动作可靠的优点，但在使用过程中可能形成噪音，对阀体造成损坏。通过对蒸汽控制阀的噪音产生原因进行分析研究，减少振动对蒸汽控制阀产生的影响，有效提升使用寿命，保证管道系统正常运行。
一、噪声来源分析
蒸汽控制阀的噪声来源有很多，但大体上分为两种，一种是机械振动噪音，另一种是气体流动噪音。这两种噪音的产生原因不同，解决方法不能一概而论，必须找出相应的振动原因，才能有针对性地采取有效措施。
（一）机械振动噪声
机械振动噪声指的是在介质冲击下，阀门的阀芯和阀杆不受控制地产生振动，进而发出噪声。机械振动噪声一般发声频率较小，影响不大。但当介质冲击下产生的振动频率和阀杆阀芯的固有频率相接近时，可能会导致共振现象发生。共振现象一旦发生，不仅会产生刺耳的噪声，还会对阀门内部件造成疲劳损害，进而影响到阀门的使用寿命。因此为了延长蒸汽控制阀的使用时限，避免机械振动噪声的产生，必须消除共振现象发生。
（二）气体流动噪声
气体流动噪声指的是蒸汽在经过控制阀节流孔时，机械能转化为声能，进而产生噪音。对于可压缩的流体来说，当流体的速度低于声速时，会产生强烈的紊流，进而产生噪声。当流体的速度高于声速时，不仅紊流会产生噪声，流体的冲击波也会产生噪音。因此，蒸汽控制阀使用过程中产生的气体流动噪声是一种最严重、最普遍的噪声，对气体流动噪声必须采用相应措施去进行考虑和处理[1]。
二、噪声的特性分析和预估
（一）噪声的特性分析
噪声特性包括噪声频谱特性和控制阀开度与噪声的关系特性。频谱特性能够描述气体流动噪声频率和噪声的声压级之间的联系。控制阀开度对噪声的影响取决于蒸汽控制阀的类型、口径等多方面因素。相同类型，不同口径的蒸汽控制阀产生噪声的频谱特性不同，在相同口径下，不同种类的蒸汽控制阀产生噪音的频谱特性也不相同。除此之外，蒸汽控制阀气体流动噪声的频谱特性还和控制阀的开度有关，开度增大，介质的流速增大，噪声声压级随之增大[2]。
（二）噪声的预估
由于标准的VDMA噪声预估公式具有所需数据小的优点，在进行工程设计时可以采用VDMA噪声预估公式进行噪声预估。
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三、噪声的防范治理措施
（一）降低流速与控制阀降压
在进行蒸汽控制阀的使用时，可以加装各种限流装置来降低流通速度。例如可以加装具备特殊孔洞构造的限流降噪阀内元件，或者采用多级分流的流路，多级降压型阀芯阀座，也可以加装相配套的消声元件、在线扩散器、限流阻尼器等。通过限流装置，能够有效地降低流体流量，减少噪声产生。
（二）增大管道的内径
增大管道的内径，可以使流体的流速下降，进而有效降低噪声。通常情况下，蒸汽控制阀的公称通径管径可以和工艺管道的管径相同，并可以使用限流能力较强的阀内元件，来降低噪声。这样做的好处是既能提高阀门的构造强度，又能降低流体流速，同时减少附加缩径管或扩径管等管道元件的购置成本和安装成本。使用安装阀内元件的方式进行限流，虽然具有一定的可拓展性，但这种方式会提高对安装空间的要求，成本也会增加。而利用管道内径的增加，可以使得流体的流速降低，噪声随之降低[3]。
（三）加厚管壁
常见的加厚管壁方法是直接使用厚壁管来更换原有管道，通过更换，增加管壁厚度，减少噪声。例如在使用壁厚80的厚壁管更换原有壁厚40的DN50管道后，噪音降低4dB（A）,在管道外侧包装50mm厚的隔音材料，可以降低噪音14dB(A)，安装消声器，可以降低噪音25dB（A）等。另外在很多情况下，隔音材料和隔热材料是不同的，在温度升高的环境下，大部分的隔音材料性能下降，无法很好地起到隔音效果，因此在高温场合中，应当使用其他的降噪措施。
（四）改善阀门内部构造
通过对阀门内部构造进行调整，使其符合流体动力学原理，进而降低噪声。现在不少阀门制造企业研制了可以用来降低噪声的阀芯阀座组合，开发了低噪声蒸汽控制阀，使用这种阀门替换老式阀门，能够将噪声的声压级降低下来，减少噪声产生的不良影响。
（五）机械振动噪声的整治
为了减少机械振动产生的噪声，避免共振现象的发生，可以采取不同措施，设置防震垫、提高蒸汽控制阀的光洁度和加工精度、使用固定支架、采取平缓流体的弯路等使得流体的流体线路更加合理。可以使用内壁光洁度较高的管道，减少发生流体紊流的可能性。对控制阀进行隔音材料包装、使用隔音装置、保留阀门间隔来让流体稳定等。
总结：
为了更好地开展蒸汽控制阀的噪声治理工作，在开始工程设计时就必须进行充分的考虑。通过对控制阀本身的角度和外界措施的角度进行探索，采取行之有效的减噪措施，能够立竿见影地改善工作环境，减少噪声污染，延长蒸汽控制阀的使用寿命，维持工业系统的正常运转。
参考文献：
[1]何涛,郝夏影,王锁泉等.低噪声控制阀优化设计及试验验证[J].船舶力学,2017,21(5):642-650
[2]姬宏杰,刘浩,贾琼等.伊拉克哈法亚油田联合站高流速输气管道噪声治理[J].油气田地面工程,2016,35(7):6-8
[3]刘翠伟,李玉星,王武昌等.输气管道气体流经阀门气动噪声产生机理分析[J].振动与冲击,2014,12(2):152-157
论文作者:白占坤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/8
标签：噪声论文; 控制阀论文; 蒸汽论文; 流体论文; 管道论文; 噪音论文; 阀门论文; 《电力设备》2017年第36期论文;