特殊工況—調(diào)節(jié)閥振動解決方案
一、振動原因分析
調(diào)節(jié)閥的振動與噪聲根據(jù)其誘發(fā)因素不同，大致可分為機械振動、氣蝕振動和流體動力學(xué)振動等原因。
機械振動
機械振動根據(jù)其表現(xiàn)形式可以分為兩種狀態(tài)。一種狀態(tài)是調(diào)節(jié)閥的整體振動，即整個調(diào)節(jié)閥在管道或基座上頻繁顫動，其原因是由于管道或基座劇烈振動，引起整個調(diào)節(jié)閥振動。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受迫振動的能量達到最大值、產(chǎn)生共振。另一種狀態(tài)是調(diào)節(jié)閥閥瓣的振動，其原因主要是由于介質(zhì)流速的急劇增加，使調(diào)節(jié)閥前后差壓急劇變化，引起整個調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生嚴重振蕩。
氣蝕振動
氣蝕振動大多發(fā)生在液態(tài)介質(zhì)的調(diào)節(jié)閥內(nèi)。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。調(diào)節(jié)閥開度越小，其前后的壓差越大，流體加速并產(chǎn)生氣蝕的可能性就越大，與之對應(yīng)的阻塞流壓降也就越小。
流體動力學(xué)振動
介質(zhì)在閥內(nèi)的節(jié)流過程也是其受摩擦、受阻力和擾動的過程。湍流體通過不良繞流體的調(diào)節(jié)閥時形成旋渦，旋渦會隨著流體的繼續(xù)流動的尾流而脫落。這種旋渦脫落頻率的形成及影響因素十分復(fù)雜，并有很大的隨機性，定量計算十分困難，而客觀卻存在一個主導(dǎo)脫落頻率。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，發(fā)生了共振，調(diào)節(jié)閥就產(chǎn)生了振動，并伴隨著噪聲。振動的強弱隨主導(dǎo)脫落頻率的強弱和高次諧波波動方向一致性的程度而定。
二、解決方案
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)閥振動和噪聲的因素有很多，這些因素又相互影響，很多都是同時發(fā)生的，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)、結(jié)構(gòu)和流體動力學(xué)等方面綜合考慮。
1)增加剛度法
對振蕩和輕微振動，可增大剛度來消除或減弱，如選用大剛度的彈簧，改用活塞執(zhí)行機構(gòu)等辦法都是可行的。
2)增加阻尼法
增加阻尼即增加對振動的摩擦，如套筒閥的閥塞可采用“O”形圈密封，采用具有較大摩擦力的石墨填料等，這對消除或減弱輕微的振動還是有一定作用的。
3)增大導(dǎo)向尺寸，減小配合間隙法
軸塞形閥一般導(dǎo)向尺寸都較小，所有閥配合間隙一般都較大，有0.4～lmm，這對產(chǎn)生機械振動是有幫助。因此，在發(fā)生輕微的機械振動時，可通過增大導(dǎo)向尺寸，減小配合間隙來削弱振動。
4)改變節(jié)流件形狀，消除共振法
因調(diào)節(jié)閥的所謂振源發(fā)生在高速流動、壓力急劇變化的節(jié)流口，改變節(jié)流件的形狀即可改變振源頻率，在共振不強烈時比較容易解決。具體辦法是將在振動開度范圍內(nèi)閥芯曲面車削0.5～1.0mm。如某廠家屬區(qū)附近安裝了一臺自力式壓力調(diào)節(jié)閥，因共振產(chǎn)生嘯叫影響職工休息，我們將閥芯曲面車掉0.5mm后，共振嘯叫聲消失。
5)更換節(jié)流件消除共振法
①更換流量特性，對數(shù)改線性，線性改對數(shù);
②更換閥芯形式。
如將軸塞形改為“V”形槽閥芯，將雙座閥軸塞型改成套筒型;將開窗口的套筒改為打小孔的套筒等。
如某氮肥廠一臺DN25雙座閥，閥桿與閥芯連接處經(jīng)常振斷，我們確認為共振后，將直線特性閥芯改為對數(shù)性閥芯，問題得到解決。又如某航空學(xué)院實驗室用一臺DN200套筒閥，閥塞產(chǎn)生強烈旋轉(zhuǎn)無法投用，將開窗口的套筒改為打小孔的套筒后，旋轉(zhuǎn)立即消失。
6)更換調(diào)節(jié)閥類型以消除共振
不同結(jié)構(gòu)形式的調(diào)節(jié)閥，其固有頻率自然不同，更換調(diào)節(jié)閥類型是從根本上消除共振的最有效的方法。一臺閥在使用中共振十分厲害———強烈地振動(嚴重時可將閥破壞)，強烈地旋轉(zhuǎn)(甚至閥桿被振斷、扭斷)，而且產(chǎn)生強烈的噪音(高達100多分貝)的閥，只要把它更換成一臺結(jié)構(gòu)差異較大的閥，立刻見效，強烈共振奇跡般地消失。如某維尼綸廠新擴建工程選用一臺DN200套筒閥，上述三種現(xiàn)象都存在，DN300的管道隨之跳動，閥塞旋轉(zhuǎn)，噪音100多分貝，共振開度20～70%，考慮共振開度大，改用一臺雙座閥后，共振消失，投運正常。
7)減小汽蝕振動法
對因空化汽泡破裂而產(chǎn)生的汽蝕振動，自然應(yīng)在減小空化上想辦法。①讓氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊能量不作用在固體表面上，特別是閥芯上，而是讓液體吸收。套筒閥就具有這個特點，因此可以將軸塞型閥芯改成套筒型。②采取減小空化的一切辦法，如增加節(jié)流阻力，增大縮流口壓力，分級或串聯(lián)減壓等。
8)避開振源波擊法
外來振源波擊引起閥振動，這顯然是調(diào)節(jié)閥正常工作時所應(yīng)避開的，如果產(chǎn)生這種振動，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施。
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