蒸汽控制閥的設計及噪聲分析
介紹了蒸汽控制閥的結構、主要特點、工作原理和主要部件的設計,分析了閥門在不同開度下閥內流體的流動情況,論證了閥內消音孔罩對降噪所起的作用。
1、概述
蒸汽控制閥是“熱電聯產工程”和“供熱供汽工程”中減溫減壓裝置穩定、安全、經濟和持續運行的部件之一。隨著我國大容量發電機組、百萬噸級乙烯工程、天然氣工程和高能核電工程等的發展,對減溫減壓裝置的需求不斷擴大,對其性能要求也越來越高。蒸汽控制閥的研制與開發解決了閥門要求具有高性能( 調節范圍大、精度高、節能效果好、使用壽命長) 和高可靠性( 安全可靠) 的難題。
2、蒸汽控制閥的結構特點
蒸汽控制閥( 圖1) 由閥體、閥蓋、閥座、閥芯、消音罩、散熱架和氣動執行機構等組成。閥體為鍛件,上腔采用無中法蘭自壓密封式結構( 圖2) ,介質壓力越高,密封性越好。在上閥蓋襯套中設有透氣孔,內表面堆焊硬質合金,具有良好的平衡性并減少與閥桿的摩擦力。控制閥采用單座結構,閥芯與閥座采用錐面密封( 圖3) ,密封面堆焊硬質合金。
圖1 蒸汽控制閥
圖2 上腔壓力自緊式密封結構
圖3 閥芯、閥座密封結構
改變閥芯形狀閥門可以實現等百分比及線性等調節特性。閥芯與閥座在結構尺寸設計上采用流線型,使蒸汽流動過程中無阻礙,有利于壓力恢復和避免噪聲。在上腔和下腔中,閥芯都有導向套,減少了閥芯振動,即降低了噪聲。多層降噪節流孔板根據小孔消聲器原理設計,節流、消音、穩流效果明顯,使設備運行更穩定、更安靜。
3、結語
通過對控制閥流場和聲場的研究,得到了噪聲的分布規律和各監測點的總聲壓級。
(1) 穩態結果表明,噪聲最大點位于速度最大和湍流強度最大的地方,即兩個孔板后方延伸區域和孔板后空腔的外側一周。
(2) 無孔板控制閥的噪聲比有孔板的控制閥高約30dB,流速和湍流強度也明顯高于有孔板的控制閥,說明孔板可以實現多級減壓、降低流速,并可以有效降低流動噪聲。
(3) 沿出口方向各監測點的頻譜圖和總聲壓級大小表明,控制閥噪聲呈寬頻特性,峰值頻率集中在0 ~600Hz 范圍內,總聲壓級大小符合國家標準的要求。
(4) 控制閥內噪聲的周向分布呈兩個圓部分相交的形狀,說明閥內氣動噪聲有明顯的指向性。