浅析流量控制阀的降噪问题

     我公司的主导产品——自力式流量控制阀，自93年问世到目前已整整十个年头了，在这十年中供热界的同行们从不认识到认识，从片面了解到系统应用，使得自力式流量控制阀在供热方面发挥了一定的作用。

     在这十年中我公司的自力式流量控制阀进行了两次重大的改进。从93年Ⅱ型产品使用到98年，第一个5年里，由于老Ⅱ型体积较大且安装位置受限制，为适应用户的需求在99年我们对老产品进行了改进。生产出即可保证控制性能又可任意角度安装，并且体积缩小了40%；到2002年第二个5年里，好多用户反映安装使用后噪音比原来增大了，特别是安装在室外架空管线上。针对这种情况我们又组织技术人员进行专题研究开发，经过近四个月上千次的试验，我们目前已生产出低噪音、带锁闭、便于调节的流量控制阀。噪音由原来的65~75dB降到45~55dB，可满足不同用户的需求。下面就我们在研制过程中得到的一点体会总结出来，供同行们参考。

      一、噪声源分析

     在供热系统中离不开泵、管道和阀门，可这些又都是产生噪声源的设施。

     先说管道，液体流经管道时，由于湍流和摩擦激发的压强扰动就会产生噪声，特别是当雷诺数R_e>2400时的湍流状态，这种含有大量不规则的微小旋涡的湍流，可以说自身就处于“吵”的状态。尤其流经节流或降压阀门、截面突变的管道或急骤拐弯的弯头时，湍流与这些阻碍流体通过的部分相互作用产生涡流噪声，其声功率级（dB）随流速的变化关系可表示为：△Lw=60Lg（V₂/V₁），若管路设计不当还可以产生空化噪声；再说阀门，带有节流或限压作用的阀门，是液体传输管道中影响最大的噪声源。当管道内流体流速足够时，若阀门部分关闭，则在阀门入口处形成大面积扼流，在扼流区域液体流速提高而内部静压降低，当流速大于或等于介质的临界速度时，静压低于或等于介质的蒸发压力，则在流体中形成气泡。气泡随液体流动，在阀门扼流区下游流速逐渐降低，静压升高，气泡相继被挤破，引起流体中无规则的压力波动，这种特殊的湍化现象称为空化，由此产生的噪声叫空化噪声。在流量大、压力高的管路中，几乎所有的节流阀门均能产生空化噪声，这种空化噪声顺流而下可沿管道传播很远，这种无规则噪声能激发阀门或管道中可动部件的固有振动，并通过这些部件作用于其它相邻部件传至管道表面，产生类似金属相撞产生的有调声音。空化噪声的声功率与流速的七次方或八次方成正比，因此为降低阀门噪音可采用多级串接阀门，目的是逐级降低流速。如我们经常使用的截止阀，采用的是低进高出的流向，因此当流体流经阀腔时，就会在控制阀瓣的下面（即扼流区内）形成低压高速区，产生气泡。通过阀瓣后又形成高压低速区，气泡相继被挤破产生空化噪音。

     根据以上分析可见管道噪声、阀门噪声都与液体流动的状态有关，换句话说即与压差和流速有关。

      二、流速、压差所产生的噪声调查

     下面是我们实地调查的数据。天津碱厂朝阳楼小区换热站，供热面积26.5万平方米，管线敷设方式：室外架空，该换热站分四个环路供出。南区管径DN250所供面积13.2万平方米；北区管径DN250所供面积10.8万平方米；春风里管径DN200，所供面积12000平方米；34#楼管径DN150，所供面积8012平方米。住户反映34#楼和春风里安装控制阀后噪音较大。2003年3月3日我们到现场进行测试（设备超声波流量计、噪声计），数据如下：

  34#楼（入户管径全部为DN50）

  春风里1#号楼

  南区1#楼入户管径全部为DN50