分析了150Tz668Y- 450W 型最小流量調節閥產生液體動力噪聲的原因，介紹了調節閥的結構特點，論述了應用CFD 數值模擬方法預測和計算噪聲的流程和分析結果，提供了最小流量調節閥結構改進和性能提升的理論依據。

1、概述

　　超(超) 臨界火電機組的最小流量調節閥在高壓差時閥體振動劇烈，噪聲嚴重，閥內部流速高，空化和氣蝕對閥內件沖刷嚴重，并伴隨嚴重的空化噪聲。調節閥的工作介質為液體，其噪聲包括機械振動噪聲和液體動力噪聲。機械振動噪聲主要來自閥芯和閥桿等零件的振動，這些噪聲聲音較小，除非有故障發生。液體動力噪聲主要是流體流過閥門節流區產生高壓降，使介質位能轉變為動能，速度變大，產生湍流和渦流，從而引起閥門噪聲。液體動力噪聲通常分為紊流噪聲和空化噪聲。高壓差下調節閥液體動力噪聲往往會超過相關標準的限制值，需對調節閥內部結構進行改進，使其噪聲值限制在規定的范圍之內。但改進后的調節閥噪聲需經過實驗測試，其測試設備價格高，程序繁雜，并要做出樣機后才能進行實驗，延長了產品研發周期。本文采用CFD 數值模擬方法對調節閥所產生的液體噪聲進行理論預測，并對相關結構最小流量調節閥噪聲產生機理進行了研究。

2、結構特點

　　150Tz668Y-450W 型最小流量調節閥(圖1)主要由閥體、閥座、節流盤、迷宮式閥芯、閥蓋和閥桿等部件組成，該閥專門應用于超( 超) 臨界火電機組鍋爐管路系統或過熱器減溫水等流量調節裝置中的高壓降工況，工作介質多為高溫水。閥內采用的迷宮式多級降壓節流組件是由多個迷宮式盤片采用特殊工藝制成的一體化結構。流體在迷宮流道中曲折流動，可以實現多級逐步穩定降壓、限制流速上升過快，從而減輕流體對閥內件的沖刷，真空技術網(http://shengya888.com/)認為可以有效地防止閃蒸及汽蝕危害，延長使用壽命。

圖1 最小流量調節閥

3、預測流程

　　最小流量迷宮式調節閥液體動力噪聲預測的具體計算流程如圖2 所示。首先利用CFD 軟件對其進行流場數值模擬，獲得迷宮流道內部壓力分布云圖，得到迷宮盤片每一級進、出口壓力大小，再根據IEC 60534-8-4-2010 中多級多流路閥內件調節閥的噪聲預測公式進行噪聲的理論計算。由于迷宮式調節閥內件是由同一類型的迷宮盤片堆砌而成，且迷宮盤片8 條流道呈中心對稱排列，故可只取單個迷宮流道利用CFD 軟件進行內部數值模擬，得到壓力場分布，進而進行噪聲預測理論計算。

圖2 液動動力噪聲理論預測流程

4、迷宮盤片流場分析

　　4.1、建立流道模型及網格劃分

　　利用SolidWorks三維實體建模軟件，對迷宮盤片建立了流道模型。應用ICEM -CFD 軟件對流道模型進行網格劃分。由于迷宮盤片內流動狀態十分復雜，采用四面體/混合網格的方式進行劃分。為了計算結果更加精確，對迷宮盤片中的拐彎流道分別進行了加密處理(圖3) ，網格總數約5 萬。

圖3 迷宮盤片單流道網格

　　4.2、數值模擬計算及結果分析

　　選取實際運行工況中最為苛刻的狀態。介質為高溫水，其入口溫度為138 ～187℃，介質平均密度為903.9kg /m³，邊界條件設置為壓力進口和壓力出口，進口壓力為41.3MPa，出口壓力為1.3MPa。在穩態不可壓縮條件下，對流道模型中的流動在Fluent中進行數值模擬求解，迷宮盤片單流道內的壓力分布情況如圖4。由圖中可以看出迷宮流道中流體由外側流至內側，壓力呈現出逐級下降的趨勢，壓力下降速率均勻。閥內迷宮盤片中壓力逐級穩定下降，較好的達到了分段逐級降壓的預期效果。

圖4 迷宮盤片單流道壓力分布云圖(Pa)

5、結語

　　應用CFD數值模擬方法及IEC 噪聲標準對150Tz668Y-450W 型最小流量調節閥液體動力噪聲進行理論計算和預測，表明多級降壓迷宮盤片的結構設計合理。一方面為迷宮式調節閥結構改進和性能提升提供了理論依據，另一方面為迷宮式調節閥噪聲預測提供了一種新的方法。