2024-07-31
1纲盟、概述
調(diào)節(jié)閥是流體機(jī)械（包括電力機(jī)械刃滓、化工機(jī)械、流體動(dòng)力機(jī)械等）中控制通流能力的關(guān)鍵部件，其性能和安全性與整個(gè)裝置的工作性能苹享、效率和可靠性密切相關(guān)。在煉油身堡、石油化工和發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)過程中们童，經(jīng)常出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)、噪聲與閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象敦跌，甚至由于振動(dòng)導(dǎo)致閥桿斷裂等事故也時(shí)有發(fā)生澄干，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全和壽命以及操作人員的身心健康∧克服調(diào)節(jié)閥振動(dòng)與噪聲麸俘，延長其使用壽命已經(jīng)引起許多設(shè)計(jì)制造部門和研究單位的高度關(guān)注。
2 、原因分析
調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)與噪聲根據(jù)其誘發(fā)因素不同疾掰，大致可分為機(jī)械振動(dòng)搂誉、氣蝕振動(dòng)和流體動(dòng)力學(xué)振動(dòng)等原因。
2.1 機(jī)械振動(dòng)
機(jī)械振動(dòng)根據(jù)其表現(xiàn)形式可以分為兩種狀態(tài)静檬。一種狀態(tài)是調(diào)節(jié)閥的整體振動(dòng)炭懊，即整個(gè)調(diào)節(jié)閥在管道或基座上頻繁顫動(dòng)，其原因是由于管道或基座劇烈振動(dòng)拂檩，引起整個(gè)調(diào)節(jié)閥振動(dòng)侮腹。此外還與頻率有關(guān)，即當(dāng)外部的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等或接近時(shí)受迫振動(dòng)的能量達(dá)到最大值夭蒜、產(chǎn)生共振栋灿。另一種狀態(tài)是調(diào)節(jié)閥閥瓣的振動(dòng)，其原因主要是由于介質(zhì)流速的急劇增加值舌，使調(diào)節(jié)閥前后差壓急劇變化浴瞭，引起整個(gè)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生嚴(yán)重振蕩。
2.2 氣蝕振動(dòng)
氣蝕振動(dòng)大多發(fā)生在液態(tài)介質(zhì)的調(diào)節(jié)閥內(nèi)漓蜗。氣蝕產(chǎn)生的根本原因在于調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體縮流加速和靜壓下降引起液體汽化岳散。調(diào)節(jié)閥開度越小，其前后的壓差越大螃恕，流體加速并產(chǎn)生氣蝕的可能性就越大眠煮，與之對應(yīng)的阻塞流壓降也就越小。
2.3 流體動(dòng)力學(xué)振動(dòng)
介質(zhì)在閥內(nèi)的節(jié)流過程也是其受摩擦膳几、受阻力和擾動(dòng)的過程茴审。湍流體通過不良繞流體的調(diào)節(jié)閥時(shí)形成旋渦，旋渦會隨著流體的繼續(xù)流動(dòng)的尾流而脫落启疙。這種旋渦脫落頻率的形成及影響因素十分復(fù)雜躁绸，并有很大的隨機(jī)性，定量計(jì)算十分困難臣嚣，而客觀卻存在一個(gè)主導(dǎo)脫落頻率净刮。當(dāng)這一主導(dǎo)脫落頻率（亦包括高次諧波）在與調(diào)節(jié)閥及其附屬裝置的結(jié)構(gòu)頻率接近或一致時(shí)，發(fā)生了共振茧球，調(diào)節(jié)閥就產(chǎn)生了振動(dòng)庭瑰，并伴隨著噪聲。振動(dòng)的強(qiáng)弱隨主導(dǎo)脫落頻率的強(qiáng)弱和高次諧波波動(dòng)方向一致性的程度而定抢埋。
3弹灭、 防范措施
從調(diào)節(jié)閥的使用和理論分析可以證明，誘發(fā)調(diào)節(jié)閥振動(dòng)和噪聲的因素有很多揪垄，這些因素又相互影響穷吮，很多都是同時(shí)發(fā)生的逻翁，這就使調(diào)節(jié)閥的減震降噪更加困難，需要結(jié)合閥門材質(zhì)捡鱼、結(jié)構(gòu)和流體動(dòng)力學(xué)等方面綜合考慮八回。
3.1 預(yù)防機(jī)械振動(dòng)
（1）調(diào)節(jié)閥安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)源，如不可避免逛径，應(yīng)采取預(yù)防措施撼烹。
（2）正確選擇零部件。如果閥瓣快速的忽高忽低的變化匕憋，閥門定位器靈敏度又太高远燕，調(diào)節(jié)器輸出微小的變化或飄移，就會立即轉(zhuǎn)換成定位器輸出信號很大族帅，致使閥振蕩奖放。調(diào)節(jié)閥的摩擦力太小，外界輸人信號有微小的變化或飄移廊睹，會立即傳遞給閥瓣砚粒，使其振動(dòng)。相反贤疆，如調(diào)節(jié)閥的摩擦力太大益柳，則在小信號時(shí)動(dòng)作不了，信號大時(shí)一經(jīng)動(dòng)作又產(chǎn)生過大的現(xiàn)象伸坑，會使調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生遲滯性振蕩痴猖。遇到這種情況躺刷，應(yīng)當(dāng)減小調(diào)節(jié)閥相應(yīng)部分的阻尼來解決念脯，如更換填料等。
（3）合理設(shè)計(jì)閥門結(jié)構(gòu)弯淘。為避免閥桿相對于導(dǎo)向套筒表面的側(cè)向運(yùn)動(dòng)绿店，在高頻振動(dòng)下產(chǎn)生疲勞斷裂，提高閥門的抗振能力庐橙，可將容易承受紊流形式的柱塞節(jié)流結(jié)構(gòu)變?yōu)楣?jié)流罩節(jié)流結(jié)構(gòu)假勿，將懸壁梁頂尖導(dǎo)向方式改成節(jié)流罩導(dǎo)向方式，或采取縮小導(dǎo)向間隙态鳖、選用剛性導(dǎo)向和柱塞頭及加大閥桿直徑等方法转培。
3.2 預(yù)防氣蝕振動(dòng)
（1）避免小開度工作。調(diào)節(jié)閥開度太小浆竭，致使節(jié)流口處流速增大浸须，壓力迅速減小，流體流經(jīng)閥門很容易形成閃蒸和氣蝕邦泄。所以應(yīng)避免調(diào)節(jié)閥長時(shí)間在小開度下工作删窒，同時(shí)應(yīng)盡量減小調(diào)節(jié)閥前后壓差。
（2）合理的開車工藝。生產(chǎn)現(xiàn)場的開車工藝對調(diào)節(jié)閥的使用情況至關(guān)重要很撩，對于工作壓力較高而前后壓差較低的調(diào)節(jié)閥更是如此吝蔽。這是因?yàn)檎{(diào)節(jié)閥是根據(jù)設(shè)計(jì)壓差進(jìn)行選型的，是能保證在設(shè)計(jì)條件下的正常安全使用咨只。但是生產(chǎn)現(xiàn)場的開車工藝大多都是閥門關(guān)閉的情況下超肃，上游管道開始建壓，當(dāng)閥前壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)閥門開啟械拉，而此時(shí)閥后壓力仍然很小屋孕，這就使閥門處在很小的開度、很高的壓差下的工作狀態(tài)驴嚣，會產(chǎn)生嚴(yán)重的振蕩和氣蝕硕纯，影響閥門的使用壽命，更有可能損壞閥門黔巨。所以現(xiàn)場開車時(shí)握帘，應(yīng)盡量使前后壓力同時(shí)建立到設(shè)計(jì)條件后，快速開啟閥門预甲，保證閥門在設(shè)計(jì)條件下工作篱俊。
（3）多級分配壓降。調(diào)節(jié)閥前后壓差不應(yīng)太大耳鸯，應(yīng)合理的選擇閥門的結(jié)構(gòu)形式及合理的進(jìn)行壓差分配湿蛔，如果條件允許可以采用多級減壓，避免氣蝕的發(fā)生县爬。
（4）改進(jìn)結(jié)構(gòu)阳啥。若工況系統(tǒng)不宜于多級減壓結(jié)構(gòu)，也可采用節(jié)流套筒的結(jié)構(gòu)财喳，但是套筒的結(jié)構(gòu)和尺寸選擇也要根據(jù)實(shí)際情況（如介質(zhì)中是否含有固體顆粒）合理選擇察迟。
3.3 預(yù)防流體動(dòng)力學(xué)振動(dòng)
（1）保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。當(dāng)流體通過調(diào)節(jié)閥時(shí)耳高，閥瓣在靜壓和動(dòng)壓的作用下產(chǎn)生切向力和軸向力扎瓶。切向力使閥瓣轉(zhuǎn)動(dòng)，軸向力使閥瓣壓縮或拉伸泌枪。所謂調(diào)節(jié)閥的不平衡力就是指對直行程的閥瓣所受到的軸向合力概荷。不平衡力直接影響調(diào)節(jié)閥的行程位置與執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號壓力之間的關(guān)系。因此碌燕，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力應(yīng)足以克服不平衡力误证，以保證調(diào)節(jié)質(zhì)量。
（2）改變流動(dòng)狀態(tài)尾烛。為了防止高速汽流進(jìn)人閥體后發(fā)生高速旋流杭恩，可在調(diào)節(jié)閥的閥體腔內(nèi)加焊一塊擋汽板踢周。
（3）避免產(chǎn)生共振。為克服流體誘發(fā)調(diào)節(jié)閥振動(dòng)悠拗，應(yīng)降低流體旋渦主導(dǎo)脫落頻率的形成概率和湍流體波動(dòng)壓力場中各波動(dòng)分量在方向黎撤、頻率等一致的概率。
4 尘是、結(jié)語
調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜侄灭，其內(nèi)部不穩(wěn)定流動(dòng)是典型的非定常復(fù)雜內(nèi)流問題。調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)和噪聲是受很多因素共同作用而產(chǎn)生的岸欣，應(yīng)充分考慮機(jī)械振動(dòng)亏傅、氣蝕振動(dòng)和流體動(dòng)力學(xué)振動(dòng)給調(diào)節(jié)閥帶來的影響』私欤可以采取合理設(shè)計(jì)閥門材質(zhì)和結(jié)構(gòu)醉装、減小閥門前后壓差、多級減壓結(jié)構(gòu)和避免閥門在小開度下工作等減振降噪的常用方法坚伍。另外調(diào)節(jié)閥的選型也應(yīng)留有足夠的安全裕量宵睦，以便實(shí)際工作狀態(tài)改變后有足夠強(qiáng)的工況適應(yīng)性。
