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調節閥振動原因分析及解決方案

一、振動原因分析:          

調節閥的振動與噪聲根據其誘發因素不同,大致可分為機械振動、氣蝕振動和流體動力學振動等原因。


機械振動:

機械振動根據其表現形式可以分為兩種狀態。一種狀態是調節閥的整體振動,即整個調節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,引起整個調節閥振動。此外還與頻率有關,即當外部的頻率與系統的固有頻率相等或接近時受迫振動的能量達到最大值、產生共振。另一種狀態是調節閥閥瓣的振動,其原因主要是由于介質流速的急劇增加,使調節閥前后差壓急劇變化,引起整個調節閥產生嚴重振蕩。


氣蝕振動:

氣蝕振動大多發生在液態介質的調節閥內。氣蝕產生的根本原因在于調節閥內流體縮流加速和靜壓下降引起液體汽化。調節閥開度越小,其前后的壓差越大,流體加速并產生氣蝕的可能性就越大,與之對應的阻塞流壓降也就越小。


流體動力學振動:

介質在閥內的節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節閥時形成旋渦,旋渦會隨著流體的繼續流動的尾流而脫落。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脫落頻率。當這一主導脫落頻率(亦包括高次諧波)在與調節閥及其附屬裝置的結構頻率接近或一致時,發生了共振,調節閥就產生了振動,并伴隨著噪聲。振動的強弱隨主導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:

從調節閥的使用和理論分析可以證明,誘發調節閥振動和噪聲的因素有很多,這些因素又相互影響,很多都是同時發生的,這就使調節閥的減震降噪更加困難,需要結合閥門材質、結構和流體動力學等方面綜合考慮。


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,改用活塞執行機構等辦法都是可行的。   


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)增大導向尺寸,減小配合間隙法 :

軸塞形閥一般導向尺寸都較小,所有閥配合間隙一般都較大,有0.4~lmm,這對產生機械振動是有幫助。因此,在發生輕微的機械振動時,可通過增大導向尺寸,減小配合間隙來削弱振動。   


4)改變節流件形狀,消除共振法 :

因調節閥的所謂振源發生在高速流動、壓力急劇變化的節流口,改變節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閥芯曲面車削0.5~1.0mm。如某廠家屬區附近安裝了一臺自力式壓力調節閥,因共振產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)更換節流件消除共振法 :

①更換流量特性,對數改線性,線性改對數;

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常振斷,我們確認為共振后,將直線特性閥芯改為對數性閥芯,問題得到解決。又如某學院實驗室用一臺DN200套筒閥,閥塞產生強烈旋轉無法投用,將開窗口的套筒改為打小孔的套筒后,旋轉立即消失。   


6)更換調節閥類型以消除共振:

不同結構形式的調節閥,其固有頻率自然不同,更換調節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(甚至閥桿被振斷、扭斷),而且產生強烈的噪音(高達100多分貝)的閥,只要把它更換成一臺結構差異較大的閥,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,上述三種現象都存在,DN300的管道隨之跳動,閥塞旋轉,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生的汽蝕振動,自然應在減小空化上想辦法。①讓氣泡破裂產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,如增加節流阻力,增大縮流口壓力,分級或串聯減壓等。   


8)避開振源波擊法 :

外來振源波擊引起閥振動,這顯然是調節閥正常工作時所應避開的,如果產生這種振動,應當采取相應的措施。


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