摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，为了全面深刻理解减压阀噪声的具体生成过程及现有研究基础，分析了减压阀内噪声产生的机理，总结了目前国内外减压阀噪声的研究方法，并从来源降噪和传播降噪两方面回顾了国内外降噪技术的研究现状．经过分析总结，探讨了目前研究存在的主要问题：减压阀内流动复杂、旋涡流动发生位置不明确和高速射流相互作用的影响不确定等；指出未来方向应在综合理论分析、试验研究和数值模拟的基础上，确定减压阀内噪声源位置并分析噪声指向性，明确降噪机理，进而研究降噪技术，实现根源降噪．未来对减压阀噪声的控制应从流动机理和结构创新同时着手，进而推出一套普适性低噪声阀门设计理论．研究减压阀内噪声可以为有效并针对性地降低噪声提供可靠依据．
关键词：减压阀；噪声；研究
引言
杂木寺电站为径流引水式小流量高水头电站，考虑到电站的经济效益和投资成本，有效利用高水头这一有利优势，发电机组辅机冷却水系统冷却循环部分，技术供水减压阀采用两台减压调节阀，出现振动和噪声过大，导致执行机构和阀杆的链接夹块发生偏移，最终导致定位器反馈杆脱离，阀门全开的状况，造成压力不稳定的情况。现场管道入口压力2.1MP，出口压力0.35MP，口径DN300，正常流量0.1m³/S，最大0.3m³/S，介质为水。减压阀通过作用在阀芯的流体静压力与弹簧力相平衡、相比较的原理，促使阀芯运动并改变阀口的大小来调节输出量的。但减压阀的输出量是出LJ压力，不是进口压力，减压阀在不起减压作用的常态下阀口是全开的，减压时则关小，关得越小，减压量越大。当减压阀的输出压力较高或流量较大时，用调压弹簧直接调压，则弹簧刚度必然大，流量变化时，输出压力波动较大，阀的结构尺寸也将增大。减压阀有两套独立的控制反馈系统，两套独立的控制反馈系统根据机组运行的不同，设置两个不同水压定值。主用水源减压阀A套压力调整为0.35MPa，供三台机使用；主用水源减压阀B套压力调整为0.30MPa，供两台机使用。备用水源减压阀A套压力调整为0.35MPa，供三台机使用；备用水源减压阀B套压力调整为0.30MPa，供两台机使用。基于现场状况，对噪声产生原因进行分析，使其在满足压力和流量要求的前提下，对系统进行改造。调节阀由执行机构和调节机构（阀门）两部分组成。调节阀工作过程中普遍存在着噪声，这是调节阀内在的湍流和能量吸收所引发的现象。调节阀运行环境中的主要噪声为机械振动噪声和液体动力噪声。现场介质为水，所以设计时主要考虑机械振动噪声和气体动力噪声即可。
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1减压阀噪声产生机理
1.1机械振动噪声
机械振动噪声主要是由减压阀内可运动部件如阀杆、阀芯受流体冲击产生振动而形成的．机械振动噪声分为低频振动噪声和高频振动噪声．低频振动噪声的产生源于流体的脉动和射流．射流流体冲击减压阀内可运动部件阀杆和阀芯时，会引起阀杆相对于阀座的运动，导致阀芯与腔体壁面之间的碰撞．另外，若零部件刚性不足或存在间隙，即便没有力的传递，互相振动也会产生碰撞．碰撞声有较宽广的频率范围，其噪声幅值大小由振动体的质量、刚度、阻尼及碰撞能量决定．基于振动频率一般介于20～200Hz，所以称之为低频振动噪声．高频振动噪声的产生源于减压阀自然频率与流体激励频率一致时引起的共振．共振现象下的振动频率较大，高达3000～7000Hz，所以对应的噪声称之为高频振动噪声．高频振动噪声会产生很大的破坏应力，导致振动部件产生疲劳破坏甚至断裂．机械振动噪声与流体介质流动状态无关，多是由于减压阀结构设计不合理产生．减小机械振动噪声的方法应从减压阀自身结构出发，包括合理设计可运动部件的刚性、减小零部件之间的间隙以及合理选用材料等措施．
1.2气体动力学噪声
气体动力学噪声又称气动噪声，是由气体流经减压阀内节流元件时，流体机械能转换为声能所产生的噪声．当气体介质的流速高于声速，会产生冲击波，反之则产生强烈的扰流现象，2种情况都会加剧噪声分布，因此，气动噪声被认为是减压阀及管道系统运行过程中最普遍、最严重的噪声．气体动力学噪声不能完全被消除，因为减压阀在减压过程中引起的流体紊流是不可避免的．但可以通过改变节流元件结构或流体流动状态以达到气动噪声最小化．
2减压阀噪声研究方法
2.1噪声问题的试验研究
试验研究可以提供有效可靠的数据，是减压阀噪声问题研究必不可少的步骤之一．目前国内外学者针对减压阀噪声问题的试验研究从两条线展开：噪声产生原因分析和降噪方法研究．1995年，测试了不同阀芯和阀座结构的减压阀噪声，针对减压阀的噪声和振动问题提出了可行方案，试验结果表明60°锥形阀芯的噪声比其他结构低12dB，机械振动基本消除，而且流量增加了25%，通过试验研究了闸阀结构与噪声的关系，认为噪声主要由阀门内部空腔旋涡的脱落引起，空腔旁边的斜槽角度对声学响应有较大影响．2012年，对汽轮机高压旁路减压阀的流量特性进行研究，进而分析阀体噪声产生的原因，并提出降低噪声的可行性方案，为优化设计提供了理论参考．对节流阀的流致振动噪声展开研究，结果发现压力比对振动噪声有显著影响。提出一种迷宫式低噪声节流阀，并进行了水力与振动噪声综合特性测试．结果显示新型低噪声控制阀的噪声级低于普通控制阀约10dB．调节类阀门噪声试验的开展需要严格按照标准要求实施，主要步骤包括试验技术路线的设计、噪声测试系统的设计、噪声测点安排、噪声频谱和声强的测试以及数据处理．另外试验过程中需要隔振和消除背景噪声．
2.2噪声消除措施
根据现场状况，主要考虑通过管路改造和阀门内部结构改造，来消除振动和噪声。但是现场管路布置在最初上生产线时即已确定，再添加旁路工期较长。于是阀门内部结构改造成为关键。在套筒调节阀中，高速介质流经普通套筒阀时，介质从套筒璧四周窗口流入套筒中心，然后汇集流向阀后，在套筒中产生漩涡流、二次流等复杂流动。由于突然的收缩和突然扩大，使流场极不均匀，极易产生强大的噪声。改善流场就能够降低噪声。本文中套筒采用小孔形套筒，这些小孔可使流道分散、摩擦阻力增加、流场分布均匀、不产生大的漩涡流，从而降低噪声。降压套筒采用两层结构，较低噪音套筒调节阀的一层套筒，可大幅度降低高压差气体或蒸汽所产生的噪声，而且特别适用于高压差的场合。套筒设计主要是小孔的孔数的设计，为了保证阀最大开度时的流通能力，小孔面积按照调节阀的阀座的面积乘上一定的系数（系数在1．2～1．5之间）。由于液体是可压缩性流体，压力降低时体积急剧膨胀，因此进行流道设计时要将套筒窗口流通截面即小孔直径从下到上逐级放大。另外孔的列数取偶数，有利于介质在套筒中间互相冲击而把静压能量消耗掉，降低噪声，避免振动。
结语
文中分析了减压阀内噪声产生的机理，总结了目前国内外减压阀噪声的研究方法，并从来源降噪和传播降噪两方面回顾了国内外降噪技术的研究现状．得出结论及展望如下：1）噪声机理．减压阀内部结构复杂，湍流程度较大，其噪声产生原因主要包括3个方面：减压阀内运动零部件在流体激励作用下产生的机械振动噪声；液体在减压阀内部复杂结构中发生流动分离及涡流所产生的液体动力学噪声；气体在减压阀内部达到临界流速出现激波、膨胀波而产生的气体动力学噪声．2）研究方法．减压阀噪声问题的研究方法主要包括：理论研究、试验研究和数值模拟研究．3种方法相辅相成，互为印证，共同推动减压阀噪声领域向前发展．
参考文献：
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论文作者:韩永禄
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：噪声论文; 减压阀论文; 套筒论文; 流体论文; 压力论文; 降噪论文; 气体论文; 《电力设备》2018年第33期论文;