【電動調(diào)節(jié)閥】解析：電動調(diào)節(jié)閥噪聲

氣體動力噪聲是氣體或蒸汽流過節(jié)流孔而產(chǎn)生的。工業(yè)上遇到的電動調(diào)節(jié)閥的噪聲，大多數(shù)是氣體動力噪聲。氣體和蒸汽都是可壓縮流體，一般來說，可壓縮流體的流速都要高于不可壓縮流體的流速。當(dāng)氣體流速比聲音速度低時，噪音是因為強烈的擾流產(chǎn)生的；當(dāng)氣體的速度大于聲速時，流體中產(chǎn)生沖擊波，所以噪聲劇增。把各種噪聲加以比較，可壓縮流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生的噪音是zui嚴重的。

液體動力噪聲是由于液體流過調(diào)節(jié)閥的節(jié)流孔而產(chǎn)生的。調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)多種多樣，典型的節(jié)流形式如圖1所示。各種節(jié)流口的結(jié)構(gòu)形式盡管不同，但都對液體產(chǎn)生節(jié)流作用。當(dāng)液體通過節(jié)流口時，由于節(jié)流口面積的急劇變化，流通面積縮小，流速升高，壓力下降，因而容易產(chǎn)生阻塞流，產(chǎn)生閃蒸和空化作用，這些情況都是誘發(fā)噪聲的原因。

圖1

當(dāng)閥門節(jié)流口的前后壓差不大時，節(jié)流口的噪聲是Ji小的，流動的聲音不大，因此，不必考慮噪聲的問題。如果壓差較大，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體開始出現(xiàn)了閃蒸情況，流動的流體變成有氣泡存在的氣、液兩相的混合體，兩相流體的減速和膨脹作用自然形成了噪聲。而且，由于電動調(diào)節(jié)閥口附近截流斷面的急劇變化，在高速噴流狀態(tài)下引起流動速度的不均勻，從而產(chǎn)生了一種旋渦脫離聲。

當(dāng)空化作用產(chǎn)生時，氣泡破裂，強大的能量除產(chǎn)生破壞力外，還發(fā)出噪聲，這種噪聲的頻率有時高達10000Hz。氣泡越多、越大，噪聲越嚴重。

在選擇調(diào)節(jié)閥時，為了避免產(chǎn)生液體動力噪聲，關(guān)鍵在于找到開始產(chǎn)生空化作用時的閥門壓降ΔPc，確保閥門壓降小于ΔPc。為此，引入一個起始空化系數(shù)KC的概念。

KC的數(shù)值由實驗得到，它也可以根據(jù)液體的壓力系數(shù)FL來確定，圖2 示出了FL和KC的關(guān)系。

圖2

在各種噪聲類型中，有一種旋渦脫離噪聲，可壓縮流體在流過物體表面時，Ji容易產(chǎn)生這種噪聲。當(dāng)流體質(zhì)點流到一個非流線型的圓柱體的前緣時，流體受阻，壓力就從自由流動時的壓力升高到另一種壓力，這是因為流體動能的轉(zhuǎn)換。流體繞過圓柱體，形成附面層后，繼續(xù)流動。在雷諾數(shù)Re不同時，調(diào)節(jié)閥流體流動的情況是不同的。

從圖3可以看出，當(dāng)Re＜5時，流體并不脫離圓柱體圖（a）；當(dāng)5≤Re＜40時，尾流中緊貼圓柱體后面形成一對穩(wěn)定的旋渦圖（b）；當(dāng)40≤Re＜150時時，對稱旋渦破裂，在尾流中出現(xiàn)穩(wěn)定的、非對稱的、排列規(guī)則的、旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦列，這些旋渦周期性地脫離圓柱體（c）；當(dāng)Re＞150時，旋渦列已不再穩(wěn)定；Re≥300時，整個尾流區(qū)已變成湍流狀態(tài)（d）。

圖3

不可壓縮流體的雷諾數(shù)Re一般都很大，在這種情況下，附面層不能包圍住圓柱體的背面，而是從圓柱體表面的兩側(cè)脫開，形成兩個在流動中向尾部延伸的剪切層。這兩個剪切層形成尾流的邊界，因為調(diào)節(jié)閥內(nèi)層相對于zui外層移動慢得多，于是，這些自由剪切層就有卷成不連續(xù)打旋的旋渦的傾向，尾流中形成了旋渦流，旋渦流和圓柱體相互作用，誘發(fā)振動。當(dāng)旋渦交替地從圓柱體兩側(cè)脫落時，也就激發(fā)了圓柱體周期性的脈動力。這種力使有彈性的圓柱體產(chǎn)生振動并發(fā)出風(fēng)鳴音調(diào)。風(fēng)吹過電線時，就可以聽到了風(fēng)鳴聲，這就是旋渦脫離現(xiàn)象。而當(dāng)旋渦脫離的頻率與圓柱體的固有頻率接近或相同時，振動加大，共振發(fā)生，噪聲增大。當(dāng)Re＞3×105時，旋渦的脫離是十分凌亂的，而且形成一個很寬的頻帶。

如果零件是非圓形截面，上述的現(xiàn)象和結(jié)論也同樣適用。

總之，可壓縮流體流經(jīng)氣動調(diào)節(jié)閥時，在節(jié)流截面zui小處可能達到或超過聲音速度，這就形成沖擊波、噴射流、旋渦流等凌亂的流體，這種流體在節(jié)流孔的下游轉(zhuǎn)換成熱能，同時產(chǎn)生氣體動力噪聲，沿著下游管道，傳送到各處，嚴重時將因振動過大而破壞管道系統(tǒng)。

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