低噪声阀门设计原理及阀门噪声控制分析

孙明宇

哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司 黑龙江哈尔滨 150000

在人从事工作的环境中，阀门作为流体的限制开关设备对人产生的最明显的问题之一是噪声，而且阀门噪声和伴生的振动还会影响阀门性能并且会造成阀门本身邻近管路及设备的疲劳，从而会降低其使用寿命，甚至可能导致安全事故．所以近年来人性化设计理念和特殊环境需求对阀门噪声不断提出新的要求，非常有必要对阀门噪声引起重视．

1 阀门噪声形成方式

1.1 液体动力噪声

液体动力噪声是阀门噪声的主要组成部分之一，其形成是因为液体介质在流动时，会形成空化现象，也可称之为汽蚀现象，受该现象影响，便会形成噪声。若液体介质中某点静压力值不高于蒸汽所形成的压力值，同时也不高于流过阀缩面之后，压力降低至液体所形成的蒸汽压力值时，液体当中便会出现气泡。当液体经阀门流出之后，压力升高至能够令阀门出口处的压力不低于液体饱和蒸汽压力时，液体当中的气泡便会出现破裂或是内向爆炸的现象，从而产生一定噪音。不仅如此，气泡爆炸所产生的冲击波也会引发阀门以及相关零件振动，且闭合元件持续冲击其导向器，也会形成爆炸打击声音以及振动噪声，冲击也会损害部分阀门零件[1]。

1.2 流体从上游带来的噪声

介质流束是最好的声音传播媒介，如舰艇吸入式通海阀传递海水受到炸弹或鱼雷的爆炸冲击波噪声，这种高压力冲击力，如不能把它限制或消除掉，它会对舰艇内相关设备造成损伤，严重时会造成安全事故；同样排出的通海阀也会把舰艇内设备噪声带入海水中，如泵、压缩机等噪声，增加被敌方声纳搜索到的可能性，降低了隐蔽性，从而导致舰艇丧失战斗力．

1.3 机械噪声

介质经过阀门产生的无规压力起伏，或介质对阀门的可动件和固定件直接冲击，都要引起阀门振动。这种振动辐射的机械噪声往往淹没在气流噪声或空化噪声之中，不足于对人产生严重的干扰。但是当阀门损坏时，机械噪声会发生显著变化，或强度增大，或频谱特性完全改变[2]。

2 低噪声阀门设计原理及阀门噪声控制

2.1 加强阀门运维管理

在阀门应用过程中，企业开展的阀门运维保养与日常管理工作，会影响阀门的运行状态与质量，进而影响阀门噪声。为有效防控阀门噪声，企业在管理阀门时，需做到以下几点：①技术人员在对阀门进行开、关等操作时，需控制阀门操作的速度与力度，以均匀的速度缓慢操作阀门，适当延长阀门操作的时间，可控制阀门产生的汽蚀现象或振动现象，进而实现控制噪声的目的。②技术人员在开启水泵时，需控制水泵出口区域阀门的开度，要求阀门不可全部开启，避免阀门开度过大，水泵传输的水体产生较大冲击力，引发噪声。③定期进行设备清理工作，清理范围包括阀门的阀体、阀芯、阀座密封面及阀芯节流孔等，确保阀门结构内部的流通性，避免阀门结构出现堵塞或腐蚀等现象，影响阀门正常运行，导致阀门出现噪声。④在阀门日常检查中，需将阀门密封盘根及密封圈纳入检查范围，确保阀门保持良好的密封性。如果检查中发现阀门的密封结构出现损坏，需立即更换零件。⑤在阀门运行过程中，技术人员需定期向阀门的传动装置及导向装置添加润滑油，保障阀门运动结构的稳定运行，提高阀门整体运行的稳定性，防止流体动力噪声的出现。另外，在阀门使用中，阀门供应商的零件加工精度，也会对阀门噪声产生影响。基于阀门噪声来源，阀门结构内的粗糙度与流道壁面存在的毛刺现象，会引发紊流现象，引发空气动力噪声。就此，供应商在进行阀门加工时，需提高加工精度；企业在采购阀门零件时，需做好质量检验工作，对阀门内部粗糙度较高或流道壁面存在毛刺的零件，进行返厂处理，避免不合格阀门用于管路，实现阀门噪声的有效控制[3]。

2.2 实际应用

事实上，设计人员在实际设计工作中往往综合两种方法进行设计。如针对气体介质而言，设计人员可使用小孔喷注对噪声进行控制，工作原理如下：设计人员设计阀门的过程中，在不影响排气量的前提下，使用由多个小孔组成的阀门出口替代原有大阀门出口[4]。如此一来，使得原有高频声转移至超声范围，人耳无法进行感知，以达到降低噪声的效果，同时也不会影响阀门的正常运作。设计人员如使用该方式设计低噪声阀门，则尤其需要注意孔距、孔径以及孔数三个参数。建议每个孔的直径宜设计为1．5mm，各个孔之间相隔距离应是孔直径的8倍至10倍。各个孔面积阀门是通流面积的1．5倍至2倍。设计人员除了利用设计减少噪音，还可以直接为阀门安设消音装置，如小孔分散式、微孔烧结式等类型的消音器，更为简便快捷，设计人员可根据实际情况进行选用[5]。

3 结语

随着人们对环境意识的增强和某些特殊保障条件的要求，低噪声阀门的需求是必然的趋势，我国在阀门噪声方面的研究几乎还是空白，国内众多的阀门企业对阀门噪声的认识不多，没有给予足够的重视．本文提到的噪声控制技术已经被广泛应用于工业环境噪声的治理中，作为设计者首先要重视降噪设计问题，在阀门的设计过程中加以运用，这样才能开发出满足市场需求，能为特种需要提供有力保障的阀门产品。