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美國ASCO電磁閥的噪聲與治理方法有哪些
1 概述
美國ASCO電磁閥工作過程中普遍存在著噪聲, 這是調(diào)節(jié)閥內(nèi)在的紊流和能量吸收所引發(fā)的現(xiàn)象。從近代工業(yè)史看, 工廠里消除噪聲的損害已經(jīng)是個(gè)主要的問題。美國《職業(yè)安全與健康法規(guī)》(OSHA) 對(duì)所有企業(yè)明確規(guī)定了zui大容許的噪聲標(biāo)準(zhǔn)。由于噪聲給人們正常的和生活造成了不良的影響, 因而噪聲治理勢在必行。
2 美國ASCO電磁閥噪聲源分析
美國ASCO電磁閥運(yùn)行環(huán)境中的主要噪聲為機(jī)械振動(dòng)噪聲、液體動(dòng)力噪聲和氣體動(dòng)力噪聲。
2.1 美國ASCO電磁閥機(jī)械噪聲
機(jī)械噪聲主要來自于閥桿的振動(dòng)。閥門零部件的振動(dòng)是介質(zhì)壓力在閥體內(nèi)任意波動(dòng), 或是流體沖擊易活動(dòng)和易變形零部件的結(jié)果。機(jī)械振動(dòng)zui常見的噪聲源就是閥桿相對(duì)于導(dǎo)向面的橫向運(yùn)動(dòng)。這種振動(dòng)形式所產(chǎn)生的噪聲頻率般小于1500Hz , 常常被描述成金屬響聲。在這種情形下, 導(dǎo)致了閥桿以及與之配合的導(dǎo)向面的機(jī)械性破壞。
另種機(jī)械噪聲源是共振。如果振動(dòng)的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率相接近或相同時(shí), 便產(chǎn)生共振。共振引起個(gè)頻率在3000～7000Hz 之間的噪聲共鳴。共振不僅產(chǎn)生很大的機(jī)械噪聲,而且zui終導(dǎo)致振動(dòng)零部件的疲勞破壞。在固有頻率下容易振動(dòng)的閥門部件有柱塞式閥瓣、圓筒形薄壁窗口式閥瓣、柔性金屬密封件等等。由閥門零件振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲常常是次要的,甚是有益的。因?yàn)樗芫嫒藗儗?dǎo)致閥門損壞的機(jī)械振動(dòng)的存在, 從而通過優(yōu)化閥門設(shè)計(jì),消除大多數(shù)閥門零件由機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。大多數(shù)新型調(diào)節(jié)閥都采用套筒式導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和更小間隙的配合來消除機(jī)械振動(dòng)問題。
2.2 美國ASCO電磁閥液體動(dòng)力噪聲
液體動(dòng)力噪聲是由于液體流動(dòng)過程中所產(chǎn)生的氣蝕或稱空化現(xiàn)象引起的, 這是個(gè)主要的噪聲源。當(dāng)閥門內(nèi)部某點(diǎn)的靜壓低于或等于液體的飽和蒸汽壓時(shí), 在液體內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生氣泡。當(dāng)飽和蒸汽泡流動(dòng)到壓力高于飽和蒸汽壓的下游時(shí), 隨即爆破。快速破裂產(chǎn)生*的沖擊力, 致使閥門內(nèi)部或管道壁嚴(yán)重?fù)p壞, 并且達(dá)到較高的噪聲, 般可達(dá)到115dBA。氣蝕的破壞性大大縮短了閥門的使用壽命。所以使用專門特殊設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)組件來預(yù)防或治理氣蝕現(xiàn)象是必要的。
2.3 美國ASCO電磁閥氣體動(dòng)力噪聲
氣體動(dòng)力噪聲是由氣體、蒸汽和飽和蒸汽的調(diào)節(jié)造成紊流現(xiàn)象而產(chǎn)生的。這種噪聲能在2in. (50mm) 范圍內(nèi)產(chǎn)生高達(dá)少20MPa 的壓力降。氣體動(dòng)力噪聲的主要來源是紊流流動(dòng)時(shí)所形成的巨大沖擊力。而氣體流動(dòng)受阻, 高速氣體的迅速膨脹和突然減速, 及流動(dòng)蒸汽方向的改變等都能造成紊流現(xiàn)象。氣體動(dòng)力噪聲是調(diào)節(jié)閥zui主要的噪聲問題, 其頻率般為1000～8000Hz。由于大部分的能量能夠轉(zhuǎn)變成不損害閥門的氣體動(dòng)力噪聲。在過去趨向于僅將閥門工作時(shí)的噪聲之外的噪聲當(dāng)作有害的, 所以未引起人們足夠的重視。今天隨著對(duì)環(huán)境問題包括噪聲問題的重視, 對(duì)特定環(huán)境的閥門所允許發(fā)出的噪聲做了規(guī)定。噪聲的治理是個(gè)環(huán)境治理問題。而且OSHA 法規(guī)已經(jīng)根據(jù)調(diào)節(jié)閥噪聲對(duì)環(huán)境的影響規(guī)定了zui高噪聲限值。研究表明當(dāng)噪聲超過所規(guī)定的限值, 大約達(dá)到110dBA 時(shí)能導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥零件以及與之相連管道的機(jī)械性破壞。
3 美國ASCO電磁閥噪聲的預(yù)估
快速地噪聲預(yù)估技術(shù)常常應(yīng)用于閥門的設(shè)計(jì)過程中。噪聲衰減設(shè)備和技術(shù)非常有利于噪聲的減小。預(yù)估技術(shù)考慮了調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生噪聲的有關(guān)流動(dòng)參數(shù)。如壓差、流動(dòng)系數(shù)、閥門幾何形狀、相鄰管道尺寸和下游壓力等?；镜念A(yù)估技術(shù)是將每個(gè)噪聲累加得到總的噪聲。即
S = SΔP+ΔScg+ΔSΔP/P1+ΔSk+ΔSP2
式中 S ———與閥門相關(guān)的特定點(diǎn)處(調(diào)節(jié)閥安裝位置下游1m 處) 的總噪聲,dBA
SΔP ———在聲壓基礎(chǔ)上而確定的種壓差函數(shù), dBA
ΔScg ———流動(dòng)系數(shù)所產(chǎn)生的噪聲累加值, dBA
ΔSΔP/ P1 ———受壓差變化率影響的噪聲修正數(shù), dBA
ΔS k ———受管道尺寸等影響的噪聲修正數(shù), dBA
ΔS P2 ———受下游壓力P2 影響的噪聲修正數(shù), dBA
美國ASCO電磁閥閥門壓差是噪聲產(chǎn)生所需能量的主要來源(圖1) 。而在節(jié)流件總流通面積相同的情況下, 節(jié)流孔的數(shù)量和形狀對(duì)噪聲影響很大(圖2) 。因?yàn)橐后w通過節(jié)流孔的流速與節(jié)流孔面積成比例關(guān)系, 節(jié)流孔所產(chǎn)生的噪聲能量與節(jié)流面積的平方成比例。如果單孔節(jié)流件產(chǎn)生90dBA 的噪聲, 那么與其有著相同流通面積的雙孔節(jié)流件的每小孔將產(chǎn)生84dBA 的噪聲。所以單孔節(jié)流件產(chǎn)生的噪聲往往高于雙孔節(jié)流件。另外, 閥門的種類, 調(diào)節(jié)件的形式和流動(dòng)方向也都嚴(yán)重影響著由壓差變化率所產(chǎn)生的噪聲。但是, 管道尺寸等因素所產(chǎn)生的噪聲能夠被吸收掉, 所以不能傳到環(huán)境當(dāng)中。當(dāng)提高下游壓力P2 時(shí), 必然得提高管道壁的強(qiáng)度即增加厚度, 從而減少了傳送到工作環(huán)境中的噪聲。
