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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, 這是調節閥內在的紊流和能量吸收所引發的現象。從近代工業史看, 工廠里消除噪聲的損害已經是個主要的問題。美國《職業安全與健康法規》(OSHA) 對所有企業明確規定了zui大容許的噪聲標準。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電磁閥運行環境中的主要噪聲為機械振動噪聲、液體動力噪聲和氣體動力噪聲。
2.1 美國ASCO電磁閥機械噪聲
機械噪聲主要來自于閥桿的振動。閥門零部件的振動是介質壓力在閥體內任意波動, 或是流體沖擊易活動和易變形零部件的結果。機械振動zui常見的噪聲源就是閥桿相對于導向面的橫向運動。這種振動形式所產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, 導致了閥桿以及與之配合的導向面的機械性破壞。
另種機械噪聲源是共振。如果振動的頻率與結構的固有頻率相接近或相同時, 便產生共振。共振引起個頻率在3000～7000Hz 之間的噪聲共鳴。共振不僅產生很大的機械噪聲,而且zui終導致振動零部件的疲勞破壞。在固有頻率下容易振動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。由閥門零件振動所產生的噪聲常常是次要的,甚是有益的。因為它能警告人們導致閥門損壞的機械振動的存在, 從而通過優化閥門設計,消除大多數閥門零件由機械振動而產生的噪聲。大多數新型調節閥都采用套筒式導向結構和更小間隙的配合來消除機械振動問題。
2.2 美國ASCO電磁閥液體動力噪聲
液體動力噪聲是由于液體流動過程中所產生的氣蝕或稱空化現象引起的, 這是個主要的噪聲源。當閥門內部某點的靜壓低于或等于液體的飽和蒸汽壓時, 在液體內部就會產生氣泡。當飽和蒸汽泡流動到壓力高于飽和蒸汽壓的下游時, 隨即爆破。快速破裂產生*的沖擊力, 致使閥門內部或管道壁嚴重損壞, 并且達到較高的噪聲, 般可達到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計的調節組件來預防或治理氣蝕現象是必要的。
2.3 美國ASCO電磁閥氣體動力噪聲
氣體動力噪聲是由氣體、蒸汽和飽和蒸汽的調節造成紊流現象而產生的。這種噪聲能在2in. (50mm) 范圍內產生高達少20MPa 的壓力降。氣體動力噪聲的主要來源是紊流流動時所形成的巨大沖擊力。而氣體流動受阻, 高速氣體的迅速膨脹和突然減速, 及流動蒸汽方向的改變等都能造成紊流現象。氣體動力噪聲是調節閥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變成不損害閥門的氣體動力噪聲。在過去趨向于僅將閥門工作時的噪聲之外的噪聲當作有害的, 所以未引起人們足夠的重視。今天隨著對環境問題包括噪聲問題的重視, 對特定環境的閥門所允許發出的噪聲做了規定。噪聲的治理是個環境治理問題。而且OSHA 法規已經根據調節閥噪聲對環境的影響規定了zui高噪聲限值。研究表明當噪聲超過所規定的限值, 大約達到110dBA 時能導致調節閥零件以及與之相連管道的機械性破壞。
3 美國ASCO電磁閥噪聲的預估
快速地噪聲預估技術常常應用于閥門的設計過程中。噪聲衰減設備和技術非常有利于噪聲的減小。預估技術考慮了調節閥產生噪聲的有關流動參數。如壓差、流動系數、閥門幾何形狀、相鄰管道尺寸和下游壓力等。基本的預估技術是將每個噪聲累加得到總的噪聲。即
S = SΔP+ΔScg+ΔSΔP/P1+ΔSk+ΔSP2
式中 S ———與閥門相關的特定點處(調節閥安裝位置下游1m 處) 的總噪聲,dBA
SΔP ———在聲壓基礎上而確定的種壓差函數, dBA
ΔScg ———流動系數所產生的噪聲累加值, dBA
ΔSΔP/ P1 ———受壓差變化率影響的噪聲修正數, dBA
ΔS k ———受管道尺寸等影響的噪聲修正數, dBA
ΔS P2 ———受下游壓力P2 影響的噪聲修正數, dBA
美國ASCO電磁閥閥門壓差是噪聲產生所需能量的主要來源(圖1) 。而在節流件總流通面積相同的情況下, 節流孔的數量和形狀對噪聲影響很大(圖2) 。因為液體通過節流孔的流速與節流孔面積成比例關系, 節流孔所產生的噪聲能量與節流面積的平方成比例。如果單孔節流件產生90dBA 的噪聲, 那么與其有著相同流通面積的雙孔節流件的每小孔將產生84dBA 的噪聲。所以單孔節流件產生的噪聲往往高于雙孔節流件。另外, 閥門的種類, 調節件的形式和流動方向也都嚴重影響著由壓差變化率所產生的噪聲。但是, 管道尺寸等因素所產生的噪聲能夠被吸收掉, 所以不能傳到環境當中。當提高下游壓力P2 時, 必然得提高管道壁的強度即增加厚度, 從而減少了傳送到工作環境中的噪聲。
