高压低噪音小流量调节阀设计研究

张顺义，玉石，林以挺

（杭州浙临阀门有限公司，浙江 杭州 311301）

在当前的高压小流量调节阀设计中，已经构造了多种结构，通过对常用结构的研究与分析，可以模拟和分析在工作液体的传输中，对调节阀造成的影响，从而让整个系统能够更好运行。同时，研究调节阀运行中的噪声产生机理，在后续的设计工作中，通过消除噪声产生机理的相关内容，消除噪声的产生源头和传播途径，降低调节阀对系统的影响效果。

1 高压小流量调节阀的常用结构

在当前的小流量调节阀运行中，虽然系统的构造形式存在一定差异，但是系统运行中采用的原理基本相似，都是通过调整调节阀中活动构件运行状态的方式，实现对整个系统运行状态的合理调整。在当前的调节阀中，已经建成了电控制、人为控制等多种形式的调节阀。在调节阀使用中，可以通过调节相关构件的运行状态，变更结构中调节滚珠和整个空腔的夹角，以实现对整个系统的有效调整。另外，在一些调节阀中，也会在液体的进口区域和出口区域调整整个系统的结构，通过对这种方法的应用，在很大程度上降低了液体的流速，但是在一定条件下，可以说调节阀的工作中，由于和被调节液体直接接触，所以多个构件与系统会生成噪音。

2 高压小流量调节阀噪声产生机理

2.1 涡流扰动

在流体动力学中，可以通过伯尼利方程确定流体中是否存在涡流，而在密闭空间中，涡流的出现会产生噪音，噪音有两种产生形式，一种为涡流自身的噪音，另一种为涡流出现后对管道等设施的撞击，导致这类构件出现震动，从而产生噪声。通过研究和分析，发现在当前的调节阀运行中，会必不可少地生成涡流，其中生成涡流的主要构件为在系统中加入的调节构件，在具体的研究和分析中，当发现这一构件能够运行时，其两侧压力有很大不同，液体的入口压力较大，此时调节阀中的调节构件相当于流场中的障碍物。通过研究发现，在流经调节构件后，整个流场中生成了大量的涡流，涡流的相互扰动形成了噪音。另外，在很多涡流的传递和运动中，与调节阀相连的相关构件撞击，尤其是对于一些含有管道的调节阀，生成的涡流与相关结构的撞击效果明显，就最终结果来看，整个调节阀结构生成的噪音响度更大。

2.2 压力扰动

在流场中，压力对液体的影响效果明显，当流场压力分布不均时，则流产的分布均匀度不足，在接触到相应的调节构件时，由于压力分布均匀性较低，所以产生的涡流数量大幅上升，通过对上文的研究和分析，可以确定在这种环境下，整个调节阀的噪声进一步提高，降低了整个系统的运行质量。另外，在不均匀压力的作用下，会在很大程度上降低整个系统的运行结果，尤其是对含有相关管道调整结构的调节阀，在不同压力的作用线，流场的稳定性和运行效率大幅下降。从不同压力的作用结果来看，这种方法引起的湍流量很多，同时，在一些特定条件下，这一作用形式对调节阀造成的振动效果很大，大幅提高了噪声的各项参数。

2.3 结构扰动

在高压小流量调节阀的设计中，当前的一个主流设计思想为，除了在调节阀中设置相应的调节构件，也在调节阀的周边区域中配套安装相应的调整结构，通过这种方法让整个系统更好地运行。在具体的研究与分析中，通过这种方法可以让整个系统更好运行。在具体的研究中，当其余的调整结构拐角过多或者角度设置不合理时，则流经该区域的液体会对整个结构造成撞击效果，从整体上来看，会导致整个系统都生成噪音。另外，在具体的研究和分析中，通过有限元分析发现，不同压力情况下在这些管道中会生成涡流，从仿真结果上来看，这种方法大幅降低了整个系统的运行质量。

3 高压低噪声小流量调节阀的设计方法

3.1 流场优化方面

通过对当前结果的研究和分析，可以发现当流场存在运行问题时，会在很大程度上降低整个系统的运行质量，所以在研究过程中，要从这一角度出发，完成对这一系统的研究与分析工作。流场优化方法有以下三种模式。

（1）射流法。射流法的原理为，在整个系统运行中通过降低系统中流体的流速，降低在调节过程中涡流的生成量，同时降低流体与管道的撞击效果，通过这种方法可以提高整个系统的运行质量。在这一原理的应用中，会主动调整系统中产生的工作项目，同时完成对整个流场的调整工作，从作用结果上来看，在流体经过调整构件时，会通过对整个系统的调整，在一定程度上降低液体的流速，在流体通过调整构件后，相关液体的流速会进一步降低，所以在具体的研究与分析中，可以发现这种方法的原理为通过降低流速防止流体与整个构件产生过于激烈的撞击，在具体的研究和分析中，通过这种方法可以让整个系统更好地运行。但是这种方法也存在问题，即在流体的调整过程中，会产生过大的压降，这就意味着在整个系统的运行中，这一系统中会生成过大的能量损失，则整个系统运行中需要投入更多的成本。

（2）结构法。在系统的结构优化过程中，通过结构法能够在很大程度上降低噪音的生成质量。这种方法的原理为，让液体在流经调节构件时，通过对流体流动方向等参数的调整，让整个系统能够更好运行，通常情况下，当前的发展结构中，应用的方法可以从两个方面落实，其一为整个系统的运行质量方面，其二中调节构件运行效果方面。这种方法的优势在于，作用方式的原理容易判定，同时在系统的运行中，通过对整个系统的研究和分析，可以更好地完成对整个系统的研究和分析，从而让这一系统能够正常稳定运行。但是也存在运行方面的劣势，首先，在具体的调整工作中，会在很大程度上损耗整个系统的能量，同时在液体流动方向的调整中，难以保证流体的流动质量符合系统的运行效果，所以最终取得的噪声消除效果难以保证。其次，这种方法会在一定程度上破坏当前已经开发出的技术体系，导致整个系统的运行质量不足，从整体上来看，会大幅降低整个系统的运行质量。最后，会在一定程度上提高整个构建的复杂程度，在系统的具体运行中，在一定程度上提高了调节阀的故障率。

（3）粘滞法。粘滞法的工作原理为，提高液体与结构面内壁之间的粘滞性，通过这种方法可以提高液体运行中的能耗，尤其是在系统的整体运行中，这种方法对整个系统中的能耗总量较少，在具体的工作中，通过这种方法可以让整个系统更好运行。在本文的研究中，以粘滞法为基础，研究在整个系统运行中产生的工作内容，在液体流经调节阀时，将与液体其余管道连接部分的管道直径加大，通过这种方法可以让整个管道更好运行。需要注意的是，这种方法由于能够这较大程度上降低调节阀区域的液体流速，所以为保证在规定时间内，流经调节阀的液体总量相同，所以需要适当提高调节阀的直径，提高调节阀在单位时间内的流体通过量。

3.2 结构优化方面

在该章节的结构优化设计中，本文提出的方法有两种，其一为整个调节阀周边区域的结构优化措施，其二为调节阀的本身结构优化措施。在前者的实现中，需要从粘滞法应用原理的角度出发，完成对该系统的完善和优化工作。首先，要加大与调节阀连接管道的直径，可以在不同连接区域的管道中，使用圆锥结构完成对整个系统的调整工作。其次，为调整周边区域管道的形状，在当前的研究和分析中，通常在这类连接管道设计中，提高管道弯角数量，减低液体流动过程中，所有液体的流速。最后为对接方式的分析，通过对这一系统的分析发现，小流量调节阀运行中，采用小直径高数量液体输送管的方式，可以更好地达到降低噪音的效果，所以需要按照这一设计思想，落实度该系统的设计工作。在后者的实现中，主要工作内容为将所有的小流量管道汇总，同时完成对这一内容的完善和优化工作，通过这种方法让整个系统更好地运行。

3.3 传播渠道方面

在调节阀的运行中，当能够在一定程度上堵塞传播渠道时，则能够在很大程度上降低噪声强度。在本文的研究中，采用的方法为在调节阀连接区域的周边管道上，设置海绵等吸音材料，这类材料的固定方法主要为捆绑模式，同时不可在该过程中，将海绵使用过大的力压实在管道上，通过这种方法可以让整个系统更好地运行，降低调节阀产生的噪声对周边环境的影响。

4 结语

综上所述，在高压小流量调节阀的运行中，系统中生成的涡流会大幅提高这一系统的噪声产生量，尤其是在流场中的压力不均匀情况下，当出现这一问题时，整个系统的运行质量大幅下降。要将低系统运行中产生的噪声，可以采用粘滞法降低系统中涡流的生成量，同时完成对该系统的结构优化和传播渠道限制工作，达到降低噪声产生强度的目的。