调节阀噪声分析与气穴研究
蒸汽控制阀的设计及噪声分析 白占坤
蒸汽控制阀的噪声来源有很多，但大体上分为两种，一种是机械振动噪音，另一种是气体流动噪音。这两种噪音的产生原因不同，解决方法不能一概而论，必须找出相应的振动原因，才能有针对性地采取有效措施。
（一）机械振动噪声
机械振动噪声指的是在介质冲击下，阀门的阀芯和阀杆不受控制地产生振动，进而发出噪声。机械振动噪声一般发声频率较小，影响不大。但当介质冲击下产生的振动频率和阀杆阀芯的固有频率相接近时，可能会导致共振现象发生。共振现象一旦发生，不仅会产生刺耳的噪声，还会对阀门内部件造成疲劳损害，进而影响到阀门的使用寿命。因此为了延长蒸汽控制阀的使用时限，避免机械振动噪声的产生，必须消除共振现象发生。
二、噪声的特性分析和预估
（一）噪声的特性分析
噪声特性包括噪声频谱特性和控制阀开度与噪声的关系特性。频谱特性能够描述气体流动噪声频率和噪声的声压级之间的联系。控制阀开度对噪声的影响取决于蒸汽控制阀的类型、口径等多方面因素。相同类型，不同口径的蒸汽控制阀产生噪声的频谱特性不同，在相同口径下，不同种类的蒸汽控制阀产生噪音的频谱特性也不相同。除此之外，蒸汽控制阀气体流动噪声的频谱特性还和控制阀的开度有关，开度增大，介质的流速增大，噪声声压级随之增大[2]。
（二）噪声的预估
由于标准的VDMA噪声预估公式具有所需数据小的优点，在进行工程设计时可以采用VDMA噪声预估公式进行噪声预估。
三、噪声的防范治理措施
（一）降低流速与控制阀降压
在进行蒸汽控制阀的使用时，可以加装各种限流装置来降低流通速度。例如可以加装具备特殊孔洞构造的限流降噪阀内元件，或者采用多级分流的流路，多级降压型阀芯阀座，也可以加装相配套的消声元件、在线扩散器、限流阻尼器等。通过限流装置，能够有效地降低流体流量，减少噪声产生。
平衡阀内气穴现象的研究
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ７期
及记 录进 、 口压 力 ： 出
液 压 与 气 动
２ ３
的区域 基 本 一 致 。 因此 ， ｉ － Ｒ Ｇｋ Ｎ ｓ湍 流 模 式 和 多 相 流 技 术 相结 合 能够 有 效地 模 拟 阀 口附 近 的气穴 流 场 。对 于 阀 口及阀 内流 道 的低 噪 声优 化 设计 提 供理 论 依据 。
同 时进 行 噪声 级 的测量 ， 记 录 平衡 阀进 口压 力 、 口 并 出
收稿 日期 ：０２０－１ ２０ ．４０ 基 金项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 项 目（０７０７ 国 ５ １５９ ） 作 者 简 介 ： 红 （９ ３ ） 女 ， 西 省 静 乐 县 人 ， 读 博 士 高 １７一 ， 山 在 生， 要从 事液压元件振 动与噪声 方面的研究 ． 主
ａ ）半剖平衡阀模型
实验 用 阀 的 内部 结 构 如 图 １所示 ， 阀体 的 模 型 是 把 阀 沿 中心轴 线 切 开 ， 图 １ 示 ， 用 有 机玻 璃 Ａ 如 ａ所 并 覆盖 ， 以便 于通 过窗 口 Ｂ观察 阀 内的气 穴现 象 。 图 １ ｂ 示 出 阀体 的剖 面 。 阀芯 的 模 型 也 是 沿 中心 轴 线 切 开 ，
如图 １ ｃ所示 阀 芯 的 结 构 示 出 。 实验 中从 方 向 Ｃ通 入
ｂ 阀体 结 构 ） Ｃ 阀芯 结构 ）
图 １ 半 剖 平 衡 阀模 型 及 内部 结 构
光， 照亮 流动 的 区域 。 并 从 Ｄ 方 向用 照 相 机 拍 摄 气 穴
现象 。
压力 另 一 种 方法 是保 持 平 衡 阀 下 游 压 力 恒 定 ， 加 增 上游 压 力 ， 并测 量 伴 有 气 穴 现 象 的 平 衡 阀 的 噪声 级 以
调节阀消除噪音大的方法
调节阀消除噪音大的方法调节阀作为流体控制设备的一种，其作用是在管道中调节介质流量、压力和温度等参数。
但是，在使用过程中，调节阀有时会出现很大的噪音，给工作和生产带来一定影响。
本文将介绍一些有效的方法，帮助消除调节阀噪音干扰问题。
1. 调节阀的结构分析为消除调节阀噪音，必须先了解调节阀的结构。
调节阀一般由阀体、阀芯、弹簧、驱动装置以及密封件等部分组成。
其中，阀芯通常在阀体内嵌套，主要由阀头、阀杆和阀芯锥组成。
而调节阀的噪音产生原因主要是由于阀芯的运动过程中，介质的高速冲击所致。
2. 噪音产生的原因在调节阀的运动过程中，介质会受到较大的冲击，这会导致介质在流过阀口时产生喷射、切割和撞击的声音，从而引起噪音。
噪音的大小主要与阀芯的运动速度、介质的流速、介质的压力、阀体结构等因素有关。
3. 消除噪音的方法3.1 减轻阀芯运动速度调节阀的噪音产生与阀芯的运动速度有关。
当阀芯运动速度过快时，介质的速度和强度也会增加，从而增加冲击声。
因此，合理地设置调节阀的开度和关闭速度可以有效减轻阀芯的运动速度，降低噪音。
3.2 优化阀体流道结构阀体的流道结构也会影响调节阀的噪音。
优化阀体的流道结构可以使流体在流过阀口时产生的撞击声大为减小。
例如，在阀体内加装柔性条或消声垫可以有效地消除噪音。
此外，合理设计阀体的造型也有助于减轻噪音。
3.3 选择合适的密封材料在阀芯运动过程中，由于介质的高速冲击，阀芯和阀座之间的密封处会产生微小的振动，这也是调节阀噪音产生的原因之一。
因此，选用合适的密封材料可以起到减少振动、减少噪音的作用。
3.4 给调节阀加装消声器在阀门上方或下方安装消声器可以将噪音传播范围减少，从而减轻噪声的产生。
消声器通常采用大口径，低噪音水流的原理。
3.5 选用低噪音调节阀市场上有一些低噪音调节阀，这些调节阀在结构设计、材料选用、制造工艺等方面都较普通调节阀更加优化，可以有效地降低噪音产生。
4. 结论调节阀是工业生产中常用的一种流体控制设备，但是通过分析可以知道，在使用过程中调节阀可能会产生很大的噪音。
天然气场站调压阀及汇管噪声抑制方法
83噪声，物流学将其定义为干扰人类学习、工作以及休息的声音，长时间的噪声可能会导致人们的情绪受到影响，最终对人们的身心健康造成非常不利的影响。
对于天然气场站来说，由于要进行天然气的分输以及调压等工作，天然气的流动状态不断发生着变化，会产生分贝较高的流噪声。
对流噪声进行控制，为工作人员提供一个良好的工作环境，对于推动我国天然气行业进一步发展具有非常重要的意义。
一、天然气场站调压阀的噪声分析在天然气场站当中，调压阀通过调整开口大小来获取相应的压差，而在此过程中会产生相应的噪声。
根据其产生噪声的原因，可以将调压阀的噪声产生分为流体动力学噪声及机械噪声。
流体动力学噪声主要体现在流体经过调压阀时，会产生涡流以及湍流，这些流体的流动和输送流体管道的内壁相应碰撞，从而产生噪声。
机械噪声则是指由于调压阀设计方面的问题而产生的噪声。
1.调压阀的产生噪声的原因分析当调压阀前后的压力比值到达临界点时，调压阀会不断进行减压，增加流体的速度，使得压力处于最低值。
在此阶段，阀门内部的流体会产生涡流以及湍流。
这些涡流以及湍流的产生会增加流体对阀门内部的冲击，从而将冲击产生的机械能转化为声能，从而导致噪声的产生。
随后伴随着调压阀开口扩径不断变大，天然气流速降低，因此压力不断增加，形成反方向具有动能的波体。
该波体在顺着管道反向传递时会转化成声能和热能，因此噪声也随之产生。
这种产生的噪声也被称为流体动力学噪声。
对于该种噪声，现阶段主要采用减少流体进行调压阀入口速度、对调压阀内部的减压元件机构进行重塑以及改变压力陡降特征等方面来减少流体在调压阀内部流动时涡流以及湍流的产生，从而实现流体动力学压力的减低。
2.汇管处产生噪声的原因分析当输送天然气的管道进入汇管后，倘若天然气流速过大或汇管的直径过小，那么天然气会直接对汇管的对侧壁产生冲击力。
这时，天然气对汇管的右侧内壁产生的机械能会转化为声能。
对于天然气场站来说，这也是导致噪声产生的重要原因。
气穴现象实验报告
一、实验目的1. 了解气穴现象的产生原因和机理；2. 观察气穴现象在液压系统中的表现；3. 掌握减小气穴现象的措施。
二、实验原理气穴现象是指当液体在流动过程中，某处的压力低于空气分离压时，溶解在液体中的空气会分离出来，形成大量气泡的现象。
气泡在高压区域迅速崩溃，产生高温和冲击压力，对液压系统中的金属表面产生腐蚀和磨损。
三、实验器材1. 液压实验台；2. 液压泵；3. 液压阀；4. 压力表；5. 液压油；6. 气穴发生器；7. 视频记录仪；8. 数据采集仪。
四、实验步骤1. 按照实验台说明书连接实验设备，确保系统密封性良好；2. 打开液压泵，调节压力表，使系统压力稳定在设定值；3. 在液压系统中安装气穴发生器，使其产生气穴现象；4. 观察并记录气穴现象的表现，包括气泡产生、压力波动、噪声和振动等；5. 使用视频记录仪记录气穴现象的过程；6. 关闭液压泵，停止实验。
五、实验结果与分析1. 气穴现象的产生在实验过程中，当气穴发生器启动时，液压系统中的压力开始波动，随后产生大量气泡。
气泡在系统中不断移动，并在高压区域迅速崩溃。
此时，压力表显示的压力值低于设定值，噪声和振动也随之增大。
2. 气穴现象的表现观察实验现象，发现气穴现象主要表现为以下几方面：（1）气泡产生：在气穴发生器启动后，液压系统中迅速产生大量气泡，气泡在系统中不断移动，并在高压区域迅速崩溃；（2）压力波动：在气穴现象产生时，系统压力出现波动，压力值低于设定值；（3）噪声和振动：气泡在高压区域迅速崩溃时，产生强烈的噪声和振动；（4）金属腐蚀：气泡在崩溃过程中产生的高温和冲击压力，对液压系统中的金属表面产生腐蚀和磨损。
3. 减小气穴现象的措施为了减小气穴现象对液压系统的影响，可以采取以下措施：（1）减小阀孔口前后的压差：合理设计液压系统，减小阀孔口前后的压差，降低气泡产生的概率；（2）正确设计和使用液压泵站：选用合适的液压泵和泵站，保证系统压力稳定，降低气泡产生的概率；（3）各连接部件的连接处要密封可靠，严防空气侵入：确保液压系统中的连接部件密封良好，防止空气进入系统，避免气泡产生；（4）使用抗气泡性好的工作介质：选用抗气泡性好的液压油，降低气泡在系统中的产生和崩溃。
调节阀噪音大和稳定性差的解决方法
调节阀噪音大和稳定性差的解决方法目录调节阀噪音大的解决方法 (3)消除共振噪音法 (3)消除汽蚀噪音法 (3)使用厚壁管线法 (3)采用吸音材料法 (4)串联消音器法 (4)隔音箱法 (4)串联节流法 (4)选用低噪音阀 (5)调节阀稳定性较差时的解决办法 (5)改变不平衡力作用方向法 (5)避免阀自身不稳定区工作法 (5)更换稳定性好的阀 (6)增大弹簧刚度法 (6)降低响应速度法 (6)调节阀噪音大的解决方法消除共振噪音法只有调节阀共振时，才有能量叠加而产生100多分贝的强烈噪音。
有的表现为振动强烈，噪音不大，有的振动弱，而噪音却非常大；有的振动和噪音都较大。
这种噪音产生一种单音调的声音，其频率一般为3000～7000赫兹。
显然，消除共振，噪音自然随之消失。
消除汽蚀噪音法汽蚀是主要的流体动力噪音源。
空化时，汽泡破裂产生高速冲击，使其局部产生强烈湍流，产生汽蚀噪音。
这种噪音具有较宽的频率范围，产生格格声，与流体中含有砂石发出的声音相似。
消除和减小汽蚀是消除和减小噪音的有效办法。
使用厚壁管线法采用厚壁管是声路处理办法之一。
使用薄壁可使噪音增加5分贝，采用厚壁管可使噪音降低0～20分贝。
同一管径壁越厚，同一壁厚管径越大，降低噪音效果越好。
如DN200管道，其壁厚分别为6.25、6.75、8、10、12.5、15、18、20、21.5mm时，可降低噪音分别为-3.5、-2（即增加）、0、3、6、8、11、13、14.5分贝。
当然，壁越厚所付出的成本就越高。
采用吸音材料法这也是一种较常见、最有效的声路处理办法。
可用吸音材料包住噪音源和阀后管线。
必须指出，因噪音会经由流体流动而长距离传播，故吸音材料包到哪里，采用厚壁管至哪里，消除噪音的有效性就终止到哪里。
这种办法适用于噪音不很高、管线不很长的情况，因为这是一种较费钱的办法。
串联消音器法本法适用于作为空气动力噪音的消音，它能够有效地消除流体内部的噪音和抑制传送到固体边界层的噪音级。
解决调节阀噪音大的方法
解决调整阀噪音大的方法一、调整阀的描述：调整阀可分为气动薄膜调整阀和电子式电动调整阀二大类，该二类调整阀都是工业生产过程中自动化掌控系统的执行单元，它依照调整仪表的信号，更改阀门的开启度，从而达到对压力、温度、流量和液位等参数的调整。
都具有体积小、结构简单、使用便利、防火、防爆和维护和修理便利等优点，因此广泛用于化工、石油、冶金、电力、轻工等工业生产过程的自动调整和远程掌控系统中。
二、解决调整阀噪音大的方法：1、除去共振噪音法只有调整阀共振时,才有能量叠加而产生100多分贝的猛烈噪音.有的表现为振动猛烈,噪音不大,有的振动弱,而噪音却特别大；有的振动和噪音都较大.这种噪音产生一种单音调的声音,其频率一般为3000～7000赫兹.明显,除去共振,噪音自然随之消失.方法和例子见以上4.5中的4）、5）、6）。
2、除去汽蚀噪音法汽蚀是紧要的流体动力噪音源.空化时,汽泡分裂产生高速冲击,使其局部产生猛烈湍流,产生汽蚀噪音。
这种噪音具有较宽的频率范围,产生格格声,与流体中含有砂石发出的声音相像。
除去和减小汽蚀是除去和减小噪音的有效方法。
3、使用厚壁管线法接受厚壁管是声路处理方法之一。
使用薄壁可使噪音加添5分贝，接受厚壁管可使噪音降低0～20分贝。
同一管径壁越厚,同一壁厚管径越大,降低噪音效果越好。
如DN200管道,其壁厚分别为6.25、6.75、8、10、12.5、15、18、20、21.5mm时，可降低噪音分别为—3.5、—2（即加添）、0、3、6、8、11、13、14.5分贝。
当然，壁越厚所付出的成本就越高。
4、接受吸音材料法这也是一种较常见、有效的声路处理方法。
可用吸音材料包住噪音源和阀后管线。
必需指出，因噪音会经由流体流动而长距离传播，故吸音材料包到哪里，接受厚壁管至哪里，除去噪音的有效性就停止到哪里。
这种方法适用于噪音不很高、管线不很长的情况，由于这是一种较费钱的方法。
5、串联消音器法本法适用于作为空气动力噪音的消音，它能够有效地除去流体内部的噪音和抑制传送到固体边界层的噪音级。
调节阀噪音的控制方法
最大 ，压力 最低。经过缩 流断面点后 ，随着流束
扩展 进 入 更 大 区 域 ，流 速 降 低 ，压 力 逐 渐 升 高 。 由于调节 阀 的背 压 ，阀 后 的压 力 不 会恢 复 到 阀前 压力 ，阀门两侧 的压损 Ａ Ｐ表示 液 体 流 经调 节 阀 时
消耗 的能量 △ Ｐ＝Ｐ 一Ｐ ２ 。 ２ ． ２ 阻塞 流发 生 闪蒸 的机 理
２ 液体 阻塞 流 的 闪蒸 及 气 蚀
２ ． １ 液体 流 经调 节 阀时压 力和流 速 的关 系
甚至与设 备一起产生共振 。由于调节 阀使用 中 自
身 的振 动是 难 免 的 ，因此 这 类 噪 音 的产 生 也 不 可
液 体流 经 调 节 阀是 液 体 势 能 和 动 能 之 间 的转 化 ，体 现在外 就 是 压 力 和 流 速 之 间 的 转 化 ，即压 力 降低 ，流 速 增 加 ；压 力 增 加 ，流 速 降 低 。此 过 程遵 循 能量守 恒定 律 ，即液体 总 能量保 持不 变 。 图 １为液 体流 经调节 阀时压力 和流 速 间的关 系
缩流断面时，由于缩流 断面的阻挡使流路 突然 改
变 而出现 紊 流 ，同 时 介 质 流 速 发 生 变 化 ，液 体 的
机械 能部 分 转 换 为 声 能 而 产 生 的 噪 音 称 为 空 气 动
力 ，Ｖ 为阀前液体速度 ，Ｖ 为阀后 液体速度 ，Ｐ
为缩 流 断面点 处液 体压力 。
力学 噪音 。 由于 调 节 阀在 减 压 时 引起 液 体 紊 流不 可避免 ，因此 空 气 动 力 学 噪 音 不 能 完 全 消 除 。通
流体方ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ — ・ ． ． ———一调常阁最大流道缩颈处
液压阀失效原因分析之四：气穴现象
液压阀失效原因分析之四：气穴现象
本文我们将来分析导致液压阀失效的最后一个原因：气穴现象。
在液压系统中，因液体流速变化引起压力下降而产生气泡的现象叫做“气穴”。
1、气穴的原因
①当液压系统某一局部的压力低于特定温度下溶于油液中的空气分离的临界压力时，油中原来溶解的空气就会大量离析出来，形成气泡。
②如果压力继续下降，在低于特定温度下溶液的饱和蒸汽压时，油液沸腾而迅速蒸发，产生大量的气泡，这些气泡混杂在工作油液中使原来充满管道或元件中的油液成为断续状态，形成了“气穴”。
2、气穴的危害
①当气泡随着油流进高压区后，突然收缩，有些在高压油流的冲击下迅速破裂，重新凝结为液体，使原占据的体积减少而形成“真空”，而周围的高压油液质点以极快的速度向真空中心冲来，因而引起局部猛烈的压力冲击；
②同时油液质点的动能转换为压力能，压力和温度在此处急剧升高，产生剧烈振动，发出强烈噪声。
③在气泡凝结附近的元件表面，在高温条件下反复受到压力冲击，加之油液中分离出来的酸性气体，具有一定的腐蚀作用，使其表面材料剥落，形成小麻点及蜂窝状，即产生了气蚀。
④气穴和气蚀使液压系统工作性能恶化，可靠性降低。
3、气穴的防止
①液压设备防止气穴和气蚀的主要措施有降低油液中空气的含量，注意系统中泵的轴封、管路接头处的密封情况、油位的高度、回油管的入油箱口等，防止吸人空气。
②注意油温，防止油液高温下气化。
③吸油管路要足够大且保持畅通，使系统油压高于气油分离的临界压力。
④防止液压油中混有易挥发的物质和水分，以免在低压区挥发出来形成气泡和变成水蒸汽泡。
调节阀噪音的计算
调节阀噪音计算一、前言众所周知，由于噪声对人体的健康有害，因此，需要设法限制工业装置所产生的噪声的强度。
1970年，美国《职业保护和健康条例》规定了工作场所的最大允许声级：每天工作八小时的地方，声级不允许超过90dB(A)；每天工作六小时的地方；声级不允许超过92dB(A)等等。
到目前为止，作为工业设计时的一个依据。
要设法限制噪声，首先就要预先估计出可能产生的噪声之强度。
调节阀是炼油、化工等工业装置中一个重要的噪声源。
因此，在设计中选用调节阀时，应预先估算出它可能产生的噪声之强度，以便采取相应的措施。
目前，我国对于调节阀噪声的研究工作只是刚刚开始，还没有标准的计算方法。
本文介绍西德机器制造业协会（VDMA）标准对调节阀噪声的估算，供大家参考。
二、噪声计算中的几个名词术语1、有效声压有效声压是声场中一点上的瞬时声压在一个周期内的均方根值，故又称为均方根声压，简称声压，单位是μdB(A)（即微巴）。
2、一个声压级（SPL）一个声音的声压级，等于这个声音的声压和基准声压之比的常用对数值再乘以20，即SPL=20lg ＊ P/P0式中：P ——有效声压，μbar；P0 ——基准声压，在听觉量度或空气中声级量度中，取P0=2＊10-4 μbar；SPL——声压级，dB3、声级声级是指位于声场中的某一点上，在整个可以听得见的频率范围内和在一个时间间隔内，频率加权的声压级。
声级是用来衡量噪声大小的一个基本量。
A声级是以声级计的A网络测得的声压级，单位是dB(A)，称为分贝A——加权（DecibelA-wighting）。
本文所介绍的计算方法，系基于已经标准化的试验方案之试验结果。
在这和标准化的试验方案里，调节阀装在各向同性的、均匀声场内的直管道中，管道的耐压等级为PN40（参见三之3）。
声级计放在调节阀出口法兰的平面内，距管道外壁1米处。
计算的结果，即为该情况下的声级。
三、噪声估算公式1、适用于液体调节阀噪声的估算公式当介质为液体，在调节阀前后的差压（△P=P1-P2）增大到某一数值的时候，便会由于出现闪蒸、空化现象，而使噪声的声级急剧上升。
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数字技术 调节阀噪声分析与气穴研究 机械工程
杨国来 。，曹文斌 ，刘小雄 ，伍国果 （１．兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州７３００５０；２．兰州理工大学温州泵阀工程研究院，浙江温州３２５１０５） 摘 要：以套筒式调节阀为研究对象，通过流体动力学知识和噪声理论对其内部流场进行分析，得到 套筒式调节阀产生振动的原因，并找出了调节阀内流道中产生气穴现象的位置。通过ＣＦＤ数值模拟，计 算出在某一开度下调节阀的速度矢量图，并与理论分析的气穴现象进行对比分析。该理论分析和ＣＦＤ 技术的采用，使得低噪声、高性能的套筒式调节阀的设计周期更短，成本更低，效果更好。 关键词：套筒式调节阀；噪声分析；气穴；ＣＦＤ 中图分类号：ＴＨ １３７ 文献标志码：Ａ Ｎｏｉｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ ＹＡＮＧ Ｇｕｏｌａｉ ，ＣＡＯ Ｗｅｎｂｉｎ ，ＬＩＵ Ｘｉａｏｘｉｏｎｇ ，ＷＵ Ｇｕｏｇｕｏ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｐｕｍｐ＆Ｖａｌｖｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｅｎｚｈｏｕ ３２５１０５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｏｋ ｓｌｅｅｖｅ ｔｙｐｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ ａｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｂｊ ｅｃｔ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｏｆ ｆｌｕｉｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ ｎｏｉｓｅ ｔｈｅｏｒｙ， ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎ— ｔｉｆｉｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ＣＦＤ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖｅｃｔｏｒ ｏｆ ａ ｏｐｅｎｉｎｇ ｖａｌｖｅ，ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔ ｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ＣＦＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｖｅ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ，ｈｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ ｃｙｃｌｅ ｓｈｏｒｔｅｒ，ｌｏｗｅｒ ｃｏｓｔ，ａｎｄ ｈａｄ ｂｅｔｔｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｌｅｅｖｅ ｔｙｐｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ，ｎｏｉｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ，ＣＦＤ
调节阀是由执行机构和阀门部件２部分组成。 执行机构是调节阀的驱动装置，它按信号压力的大 小产生相应的推力，使推杆产生相应的位移，从而带 动阀芯动作；阀门部件是调节阀的调节部分，直接与 介质接触，通过执行机构推杆的位移，改变调节阀的 节流面积，达到调节的目的，同时它也是噪声的主要 发生源。 套筒式调节阀是一种特殊的调节阀，典型的结 构如图１所示。其阀体与直通单座式阀体相似，但 阀内有１个圆形套筒，套筒四周有不同形状的开口， 要根据流通能力大小来设计窗口的数量。利用套筒 导向，阀芯可以在套筒中上、下移动，并实现流量调 节。由于套筒调节阀采用平衡型的阀芯结构；因此 不平衡力小、稳定性好、不易振荡，从而很大程度上 改善了原有阀芯容易损坏的现象。 噪声污染已经成为世界公认的４大污染源之
一，
各国都投入巨资治理噪声，人们对噪声控制提出
了更高的要求。调节阀常常是管路系统中的噪声 源，当压力降到一定临界值时，容易引起气穴、气蚀 现象，并伴有流体噪声和振动。调节阀流道结构是 影响调节阀产生噪声的关键因素；因此，对调节阀结 构的研究是很有必要的。
图１套筒式调节阀 １调节阀噪声产生的原因 １．１机械振动产生噪声 调节阀产生的机械噪声主要来自阀芯、阀杆和
一些可以活动的零件，主要原因是受介质压力波动 的影响或者介质的冲击，还有就是由于调节套筒外 圆和阀体导向装置之间有较大的间隙。机械振动会 引发刚性碰撞，产生的声音是金属响声和敲击声，噪 声幅值的大小由碰撞的能量、振动体的质量、阻尼、 刚度等决定，这种振动频率一般＜１ ５００ Ｈｚ。
《新技术新工艺》数字技术与机械工程厂 数字技术 机械工程 先导式溢流阀静动态特性的仿真研究＊ 杨国来 。，李 静 ，许敏影 ，惠喜强 ，刘小雄 （１．兰州理工大学能动学院，甘肃兰州７３００５０；２．兰州理工大学温州泵阀研究院，浙江温州３２５１０５） 摘 要：溢流阀作为多路阀的过载保护阀，其性能的好坏直接影响多路阀的性能和工作的可靠性。 文中分析了某型先导式溢流阀的静态特性，并在ＡＭＥＳｉｍ环境下建立了仿真模型。通过静、动态分析， 优化了阀的内部参数，提高了阀的可靠性。 关键词：先导式溢流阀；静态特性；ＡＭＥＳｉｍ；动态特性；仿真 中图分类号：ＴＨ １３７ 文献标志码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ ａｎｄ Ｓｔａｔｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｉｌｏｔｅｄ Ｒｅｌｉｅｆ Ｖａｌｅ ＹＡＮＧ Ｇｕｏｌａｉ ，ＬＩ Ｊｉｎｇ ，ＸＵ Ｍｉｎｙｉｎｇ ，ＨＵＩ Ｘｉｑｉａｎｇ ，ＬＩＵ Ｘｉａｏｘｉｏｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｐｕｍｐ＆Ｖａｌｖｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｅｎｚｈｏｕ ３２５１０５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｉｌｏｔｅｄ ｒｅｌｉｅｆ ｖａｌｖｅ ａｓ ａｎ ｏｖｅｒｌｏａｄ ｒｅｌｉｅｆ ｖａｌｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｔａｎｄｅｍ ｖａｌｖｅ，ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｈａｓ ａ ｄｉｒｅｃｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｔａｎｄｅｍ ｖａｌｖｅ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｉｌｏｔｅｄ ｒｅ— ｌｉｅｆ ｖａｌｖｅ ａｎｄ ｂｕｉｌｔ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｖａｌｖｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ＨＣＤ ｄａｔａｂａｓｅ ｏｆ ＡＭＥＳｉｍ．Ｉｔ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｖａｌｖｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ａｎｄ ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｖａｌｖｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ ｐｉｌｏｔｅｄ ｒｅｌｉｅｆ ｖａｌｖｅ，ｓｔａｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ＡＭＥＳｉｍ，ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
多路换向阀适用于工程机械、矿山、冶金、船舶、 医药等行业，一般整体采用统一的模块化设计，可为 工程车辆的制造者提供可靠的系统解决方案。先导 式溢流阀专用于某型多路阀，为多路阀的过载保护 阀。由于装载机依靠多路阀完成各个动作，因此对多 晶 ； 写＼！ 写 ３调节阀噪声降低的方法 要从根本上消除调节阀的噪声，就应该从声源 来进行处理，设计机构新颖的低噪声阀芯，在产生噪 声的地方，把流速和压差降下来。通常采用如下２ 种方法。 １）设计迂回通路。在阀芯节流处设计隔开的、 细小的迂回通路，这种流路由于介质和边界层的湍 流切应力作用，形成黏性应力，使压力降的百分数比 最大化。 ２）采用阶梯式阀芯结构。设计多级阶梯式阀 芯结构，当介质流过特殊的阀芯和阀座，使介质密度 变化，压力降低，减缓了介质流速。这种方法尤其适 用于液体易于产生空化的场合。 ４ 结语 通过调节阀的噪声预估计算公式的分析，找到 了调节阀产生噪声的原因；同时，通过ＣＦＤ技术对 调节阀内部流场进行可视化仿真模拟，找到了噪声 路阀的要求很高。作为多路阀的过载保护阀，先导式 溢流阀必须提高阀芯的稳定性，改善溢流阀的动态特 性。本文对溢流阀进行了静态和动态分析研究，为优 化阀的结构、减小压力波动提供了理论依据。
源，并认为介质在经过节流口时，由于流速、压降增 大，空化和闪蒸现象极易产生，噪声会明显增加。本 文提供了降低调节阀噪声的２种方法，为今后设计 高性能、低噪声的调节阀提供了有效的思路。
参考文献 ［１３明赐东．调节阀计算选型与使用［Ｍ］．成都：成都科技大 学出版社，１９９９． Ｅ２３周光垌．流体力学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００９． ［３］陆培文．调节阀实用技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社， ２００７． ［４３何存兴．液压元件［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９８． ［５］郑海．汽轮机高压旁路阀调节特性的研究及噪声分析 ＥＤ］．兰州：兰州理工大学，２０１２．
作者简介：杨国来（１９６３一），男，教授，博士生导师，主要从事 液压元器件及自动控制方面的教学和科研工作。 收稿日期：２０１２年Ｏ９月１０日
责任编辑李思文
《新技术新工艺》数宇技术与机械工程 ９