組合活塞式減壓閥噪音解決辦法

科技在不斷的發(fā)展，社會在不斷的進步，為了全面深刻理解減壓閥噪聲的具體生成過程及現(xiàn)有研究基礎，分析了減壓閥內(nèi)噪聲產(chǎn)生的機理，總結了目前國內(nèi)外減壓閥噪聲的研究方法，并從來源降噪和傳播降噪兩方面回顧了國內(nèi)外降噪技術的研究現(xiàn)狀．經(jīng)過分析總結，探討了目前研究存在的主要問題：減壓閥內(nèi)流動復雜、旋渦流動發(fā)生位置不明確和高速射流相互作用的影響不確定等；指出未來方向應在綜合理論分析、試驗研究和數(shù)值模擬的基礎上，確定減壓閥內(nèi)噪聲源位置并分析噪聲指向性，明確降噪機理，進而研究降噪技術，實現(xiàn)根源降噪．未來對減壓閥噪聲的控制應從流動機理和結構創(chuàng)新同時著手，進而推出一套普適性低噪聲閥門設計理論．研究減壓閥內(nèi)噪聲可以為有效并針對性地降低噪聲提供可靠依據(jù)．

電站為徑流引水式小流量高水頭電站，考慮到電站的經(jīng)濟效益和投資成本，有效利用高水頭這一有利優(yōu)勢，發(fā)電機組輔機冷卻水系統(tǒng)冷卻循環(huán)部分，技術供水減壓閥采用兩臺減壓調(diào)節(jié)閥，出現(xiàn)振動和噪聲過大，導致執(zhí)行機構和閥桿的鏈接夾塊發(fā)生偏移，最終導致定位器反饋桿脫離，閥門全開的狀況，造成壓力不穩(wěn)定的情況。現(xiàn)場管道入口壓力2.1MP，出口壓力0.35MP，口徑DN300，正常流量0.1m3/S，最大0.3m3/S，介質(zhì)為水。減壓閥通過作用在閥芯的流體靜壓力與彈簧力相平衡、相比較的原理，促使閥芯運動并改變閥口的大小來調(diào)節(jié)輸出量的。但減壓閥的輸出量是出LJ壓力，不是進口壓力，減壓閥在不起減壓作用的常態(tài)下閥口是全開的，減壓時則關小，關得越小，減壓量越大。當減壓閥的輸出壓力較高或流量較大時，用調(diào)壓彈簧直接調(diào)壓，則彈簧剛度必然大，流量變化時，輸出壓力波動較大，閥的結構尺寸也將增大。

減壓閥有兩套獨立的控制反饋系統(tǒng)，兩套獨立的控制反饋系統(tǒng)根據(jù)機組運行的不同，設置兩個不同水壓定值。主用水源減壓閥A套壓力調(diào)整為0.35MPa，供三臺機使用；主用水源減壓閥B套壓力調(diào)整為0.30MPa，供兩臺機使用。備用水源減壓閥A套壓力調(diào)整為0.35MPa，供三臺機使用；備用水源減壓閥B套壓力調(diào)整為0.30MPa，供兩臺機使用。基于現(xiàn)場狀況，對噪聲產(chǎn)生原因進行分析，使其在滿足壓力和流量要求的前提下，對系統(tǒng)進行改造。調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)機構（閥門）兩部分組成。調(diào)節(jié)閥工作過程中普遍存在著噪聲，這是調(diào)節(jié)閥內(nèi)在的湍流和能量吸收所引發(fā)的現(xiàn)象。調(diào)節(jié)閥運行環(huán)境中的主要噪聲為機械振動噪聲和液體動力噪聲。現(xiàn)場介質(zhì)為水，所以設計時主要考慮機械振動噪聲和氣體動力噪聲即可。

1組合活塞式減壓閥噪音解決辦法噪聲產(chǎn)生機理
1.1機械振動噪聲
機械振動噪聲主要是由減壓閥內(nèi)可運動部件如閥桿、閥芯受流體沖擊產(chǎn)生振動而形成的．機械振動噪聲分為低頻振動噪聲和高頻振動噪聲．低頻振動噪聲的產(chǎn)生源于流體的脈動和射流．射流流體沖擊減壓閥內(nèi)可運動部件閥桿和閥芯時，會引起閥桿相對于閥座的運動，導致閥芯與腔體壁面之間的碰撞．另外，若零部件剛性不足或存在間隙，即便沒有力的傳遞，互相振動也會產(chǎn)生碰撞．碰撞聲有較寬廣的頻率范圍，其噪聲幅值大小由振動體的質(zhì)量、剛度、阻尼及碰撞能量決定．基于振動頻率一般介于20～200Hz，所以稱之為低頻振動噪聲．高頻振動噪聲的產(chǎn)生源于減壓閥自然頻率與流體激勵頻率一致時引起的共振．共振現(xiàn)象下的振動頻率較大，高達3000～7000Hz，所以對應的噪聲稱之為高頻振動噪聲．高頻振動噪聲會產(chǎn)生很大的破壞應力，導致振動部件產(chǎn)生疲勞破壞甚至斷裂．機械振動噪聲與流體介質(zhì)流動狀態(tài)無關，多是由于減壓閥結構設計不合理產(chǎn)生．減小機械振動噪聲的方法應從減壓閥自身結構出發(fā)，包括合理設計可運動部件的剛性、減小零部件之間的間隙以及合理選用材料等措施．

1.2組合活塞式減壓閥噪音解決辦法氣體動力學噪聲
氣體動力學噪聲又稱氣動噪聲，是由氣體流經(jīng)減壓閥內(nèi)節(jié)流元件時，流體機械能轉換為聲能所產(chǎn)生的噪聲．當氣體介質(zhì)的流速高于聲速，會產(chǎn)生沖擊波，反之則產(chǎn)生強烈的擾流現(xiàn)象，2種情況都會加劇噪聲分布，因此，氣動噪聲被認為是減壓閥及管道系統(tǒng)運行過程中、最嚴重的噪聲．氣體動力學噪聲不能被消除，因為減壓閥在減壓過程中引起的流體紊流是不可避免的．但可以通過改變節(jié)流元件結構或流體流動狀態(tài)以達到氣動噪聲最小化．

1.組合式減壓閥出口壓力鎖定工作原理：
組合式減壓閥是專為復雜工況下運行的供水系統(tǒng)量身設計的減壓設備，由出口壓力鎖定系統(tǒng)，反饋統(tǒng)，和主閥閥體組成。
    每一臺合格的減壓閥閥體均經(jīng)受了超過60分鐘的1.5倍強壓實驗，杜絕閥體缺陷，即使歷經(jīng)連續(xù)運行也不會出現(xiàn)破裂漏水等故障。 出口壓力內(nèi)鎖定裝置是為防止反饋系統(tǒng)遭受意外損壞后，在主活塞下方失壓時，保持出口壓力P2值的剛性保護裝置。
 2、組合式減壓閥自動調(diào)節(jié)原理：
 組合式減壓閥是一種在復雜多變的工況下亦可利用水壓進行自我調(diào)節(jié)的減壓閥穩(wěn)壓閥，在進口壓力和流量產(chǎn)生變化的時候保持出口的壓力和流量穩(wěn)定。其實現(xiàn)自力控制，調(diào)試簡單，運行可靠。
 3、組合式減壓閥的雙反饋切換原理：
組合式減壓閥的反饋系統(tǒng)是根據(jù)減壓閥出口壓力的變化信號來控制過流面積（節(jié)流錐開度）的獨立系統(tǒng)。減壓閥裝備有互為備用的雙反饋系統(tǒng)，啟用A系統(tǒng)即停用B系統(tǒng)的運行模式可以達到減壓閥不停機檢修的目的。
4、 組合式減壓閥反沖排污工作原理：
水電站的運行工況比較復雜，尤其水質(zhì)的好壞直接關系到設備的運行。針對泥沙含量較大的水電站，除了在減壓閥的過流位置采用不銹鋼材質(zhì)并堆焊鎳基合金防磨蝕外，減壓閥的反沖排污裝置亦能有效地防止反饋控制系統(tǒng)的堵塞，使減壓閥在多泥沙雜物的水質(zhì)中保持良好的工況。（反沖排污系統(tǒng)標配為手動控制，根據(jù)水質(zhì)實際情況把握反沖排污頻率，或直接采用PLC自動反沖排污裝置。2減壓閥噪聲研究方法

2.1組合活塞式減壓閥噪音解決辦法噪聲問題的試驗研究
試驗研究可以提供有效可靠的數(shù)據(jù)，是減壓閥噪聲問題研究步驟之一．目前國內(nèi)外學者針對減壓閥噪聲問題的試驗研究從兩條線展開：噪聲產(chǎn)生原因分析和降噪方法研究．測試了不同閥芯和閥座結構的減壓閥噪聲，針對減壓閥的噪聲和振動問題提出了可行方案，試驗結果表明60°錐形閥芯的噪聲比其他結構低12dB，機械振動基本消除，而且流量增加了25%，通過試驗研究了閘閥結構與噪聲的關系，認為噪聲主要由閥門內(nèi)部空腔旋渦的脫落引起，空腔旁邊的斜槽角度對聲學響應有較大影響．2012年，對汽輪機高壓旁路減壓閥的流量特性進行研究，進而分析閥體噪聲產(chǎn)生的原因，并提出降低噪聲的可行性方案，為優(yōu)化設計提供了理論參考．對節(jié)流閥的流致振動噪聲展開研究，結果發(fā)現(xiàn)壓力比對振動噪聲有顯著影響。提出一種迷宮式低噪聲節(jié)流閥，并進行了水力與振動噪聲綜合特性測試．結果顯示新型低噪聲控制閥的噪聲級低于普通控制閥約10dB．調(diào)節(jié)類閥門噪聲試驗的開展需要嚴格按照標準要求實施，主要步驟包括試驗技術路線的設計、噪聲測試系統(tǒng)的設計、噪聲測點安排、噪聲頻譜和聲強的測試以及數(shù)據(jù)處理．另外試驗過程中需要隔振和消除背景噪聲．

2.2組合活塞式減壓閥噪音解決辦法噪聲消除措施
根據(jù)現(xiàn)場狀況，主要考慮通過管路改造和閥門內(nèi)部結構改造，來消除振動和噪聲。但是現(xiàn)場管路布置在最初上生產(chǎn)線時即已確定，再添加旁路工期較長。于是閥門內(nèi)部結構改造成為關鍵。在套筒調(diào)節(jié)閥中，高速介質(zhì)流經(jīng)普通套筒閥時，介質(zhì)從套筒璧四周窗口流入套筒中心，然后匯集流向閥后，在套筒中產(chǎn)生漩渦流、二次流等復雜流動。由于突然的收縮和突然擴大，使流場極不均勻，極易產(chǎn)生強大的噪聲。改善流場就能夠降低噪聲。本文中套筒采用小孔形套筒，這些小孔可使流道分散、摩擦阻力增加、流場分布均勻、不產(chǎn)生大的漩渦流，從而降低噪聲。降壓套筒采用兩層結構，較低噪音套筒調(diào)節(jié)閥的一層套筒，可大幅度降低高壓差氣體或蒸汽所產(chǎn)生的噪聲，而且特別適用于高壓差的場合。套筒設計主要是小孔的孔數(shù)的設計，為了保證閥最大開度時的流通能力，小孔面積按照調(diào)節(jié)閥的閥座的面積乘上一定的系數(shù)（系數(shù)在1．2～1．5之間）。由于液體是可壓縮性流體，壓力降低時體積急劇膨脹，因此進行流道設計時要將套筒窗口流通截面即小孔直徑從下到上逐級放大。另外孔的列數(shù)取偶數(shù)，有利于介質(zhì)在套筒中間互相沖擊而把靜壓能量消耗掉，降低噪聲，避免振動。

減壓閥是一種在復雜多變的工況下亦可利用水壓進行自我調(diào)節(jié)的減壓閥穩(wěn)壓閥，在進口壓力和流量產(chǎn)生變化的時候保持出口的壓力和流量穩(wěn)定。其*實現(xiàn)自力控制，調(diào)試簡單，運行可靠。減壓閥的反饋系統(tǒng)是根據(jù)減壓閥出口壓力的變化信號來控制過流面積（節(jié)流錐開度）的獨立系統(tǒng)。減壓閥裝備有互為備用的雙反饋系統(tǒng)，啟用A系統(tǒng)即停用B系統(tǒng)的運行模式可以達到減壓閥不停機檢修的目的。水電站的運行工況比較復雜，尤其水質(zhì)的好壞直接關系到設備的安全運行。針對泥沙含量較大的水電站，除了在減壓閥的過流位置采用不銹鋼材質(zhì)并堆焊鎳基合金防磨蝕外，減壓閥的反沖排污裝置亦能有效地防止反饋控制系統(tǒng)的堵塞，使減壓閥在多泥沙雜物的水質(zhì)中保持良好的工況。（反沖排污系統(tǒng)標配為手動控制，根據(jù)水質(zhì)實際情況把握反沖排污頻率，或直接采用PLC自動反沖排污裝置。）

四、組合活塞式減壓閥噪音解決辦法產(chǎn)品主要部件材質(zhì)

五、組合活塞式減壓閥噪音解決辦法產(chǎn)品主要結構尺寸

組合活塞式減壓閥噪音解決辦法結語
文中分析了減壓閥內(nèi)噪聲產(chǎn)生的機理，總結了目前國內(nèi)外減壓閥噪聲的研究方法，并從來源降噪和傳播降噪兩方面回顧了國內(nèi)外降噪技術的研究現(xiàn)狀．得出結論及展望如下：

1）噪聲機理．減壓閥內(nèi)部結構復雜，湍流程度較大，其噪聲產(chǎn)生原因主要包括3個方面：減壓閥內(nèi)運動零部件在流體激勵作用下產(chǎn)生的機械振動噪聲；液體在減壓閥內(nèi)部復雜結構中發(fā)生流動分離及渦流所產(chǎn)生的液體動力學噪聲；氣體在減壓閥內(nèi)部達到臨界流速出現(xiàn)激波、膨脹波而產(chǎn)生的氣體動力學噪聲．

2）研究方法．減壓閥噪聲問題的研究方法主要包括：理論研究、試驗研究和數(shù)值模擬研究．

3種方法相輔相成，互為印證，共同推動減壓閥噪聲領域向前發(fā)展．