管道跟流體震動(dòng)時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)閥的損害

調(diào)節(jié)閥應(yīng)對(duì)震動(dòng)的原因跟處理方法

調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)一般分為兩種狀態(tài)，一個(gè)是調(diào)節(jié)閥的整體振動(dòng)，即整個(gè)調(diào)節(jié)閥在管道或基座上頻繁顫動(dòng)。另一個(gè)是調(diào)節(jié)閥閥芯的振動(dòng)，這從閥桿上下頻繁的移動(dòng)可看出，以下就這兩種振動(dòng)原因及其處理措施分析如下。

1、調(diào)節(jié)閥整體振動(dòng)

整個(gè)調(diào)節(jié)閥在管道上振動(dòng)原因大致如下：管道或基座劇烈振動(dòng)，易引起整個(gè)調(diào)節(jié)閥振動(dòng)；此外還與頻率有關(guān)，即當(dāng)外部的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等或接近時(shí)受迫振動(dòng)的能量達(dá)到最大值、產(chǎn)生共振。這兩種因素有時(shí)相互影響，會(huì)使振動(dòng)愈振愈烈，使管道跳動(dòng)，附件或元件松動(dòng)，并發(fā)出噠噠的響聲，嚴(yán)重的還會(huì)造成閥桿斷裂，閥座脫落，致使系統(tǒng)無(wú)法工作。基于這種情況，應(yīng)對(duì)引起振動(dòng)的各管道和基座進(jìn)行加固，這也有助于消除外來(lái)頻率的干擾。

2、調(diào)節(jié)閥閥芯振動(dòng)

有時(shí)被測(cè)介質(zhì)的流速急劇增加，使調(diào)節(jié)閥前后差壓急劇變化，當(dāng)超過(guò)閥的剛度時(shí)，閥的穩(wěn)定性就變差，這也會(huì)引起整個(gè)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生嚴(yán)重振蕩。但這種振蕩不一定就是閥的開(kāi)度小造成的。這種振動(dòng)一般伴有刺耳的尖叫聲。調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性差，一旦有內(nèi)部或外部不平衡力的干擾且超過(guò)了調(diào)節(jié)閥的剛度時(shí)，且調(diào)節(jié)閥自己又不具備消除這種干擾的能力，便產(chǎn)生了振蕩。此時(shí)需要增大調(diào)節(jié)閥的剛度，如將20~100KPa的彈簧，或增加其工作的穩(wěn)定性，是有一定好處的。

調(diào)節(jié)閥安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)源，如不可避免，應(yīng)采取預(yù)防措施。 這種整個(gè)調(diào)節(jié)閥振動(dòng)，在還未達(dá)到共振的情況下，調(diào)節(jié)閥基本上還是能隨外給定信號(hào)而進(jìn)行調(diào)節(jié)的。因?yàn)橥饨o定信號(hào)對(duì)閥芯的相對(duì)位移，并不因整個(gè)調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)而改變或改變很小，其原因在于它們是一個(gè)整體。 調(diào)節(jié)閥兩端的截止閥猛開(kāi)或猛關(guān)，會(huì)使急劇流動(dòng)的波測(cè)介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射沖波，反射波沖擊調(diào)節(jié)閥芯。當(dāng)這個(gè)力大于膜片對(duì)閥芯向下的壓力時(shí)，會(huì)使閥芯上移，產(chǎn)生振動(dòng)，尤其是在小信號(hào)情況下，由于預(yù)緊力較小，更易使閥芯產(chǎn)生顫動(dòng)。 調(diào)節(jié)閥開(kāi)度太小，使調(diào)節(jié)閥前后差壓太大，至使在節(jié)流口處流速增大，壓力迅速減小。若此時(shí)壓力下降到液體在該溫度下的飽和蒸氣壓時(shí)，可使液體產(chǎn)生氣化，形成閃蒸，生成氣泡、氣泡破裂時(shí)形成強(qiáng)大的壓力和沖擊波，產(chǎn)生氣錘，這個(gè)壓力一般可達(dá)幾十兆帕。氣錘沖擊閥芯，使閥芯形成蜂窩壯麻面并使閥芯振動(dòng)。 一般閥芯振動(dòng)原因大致如下：調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)不穩(wěn)定�？焖俚暮龈吆龅偷淖兓藭r(shí)如閥門(mén)定位器靈敏度太高，則調(diào)節(jié)器輸出微小的變化或飄移，就會(huì)立即轉(zhuǎn)換成定位器輸出信號(hào)很大。致使閥振蕩。

調(diào)節(jié)閥的磨擦力太小，如調(diào)節(jié)閥的填料裝得太少，或壓蓋沒(méi)擰緊，外界輸入信號(hào)有微小的變化或飄移，會(huì)立即傳遞給閥芯，使閥芯振動(dòng)，并發(fā)出咯咯的響聲。相反，如調(diào)節(jié)閥的磨擦力太大，如填料裝得太多，壓蓋又?jǐn)Q得太緊，或填料函老化，干涸，則在小信號(hào)時(shí)動(dòng)作不了，信號(hào)大時(shí)一經(jīng)動(dòng)作又產(chǎn)生又產(chǎn)生過(guò)頭的現(xiàn)象，會(huì)使調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生遲滯性振蕩，振動(dòng)曲線近似呈方形波。遇到這種情況，應(yīng)當(dāng)減小調(diào)節(jié)閥相應(yīng)部分的阻尼來(lái)解決，如更換填料等。氣源波動(dòng)使定位器輸出波動(dòng)，或定位器活動(dòng)部分銹蝕，不靈活，使輸入和輸出信號(hào)不對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生跳躍式振蕩。此時(shí)應(yīng)開(kāi)啟氣源減壓閥的清洗定位器，并向活動(dòng)部分涂上潤(rùn)滑油，以消除磨擦力。 由于調(diào)節(jié)閥本身的不平衡力作用的結(jié)果，使調(diào)節(jié)閥芯經(jīng)常產(chǎn)生振蕩。零點(diǎn)彈簧頂緊力太小，抵抗外界干擾的能力就小，在外界信號(hào)小的情況下，易使閥芯產(chǎn)生振動(dòng)。 綜上所述，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)筆者診斷，在一般情況下，閥芯的振蕩對(duì)被測(cè)介質(zhì)的影響總是大于整個(gè)調(diào)節(jié)閥振動(dòng)對(duì)被測(cè)介質(zhì)影響的，并且閥芯振蕩原因及預(yù)防措施總要比整個(gè)調(diào)節(jié)閥振蕩原因及預(yù)防措施復(fù)雜。實(shí)踐中又可以看出，這兩種振動(dòng)的原因也不可能分得那么清，有時(shí)也是混雜交織在一起的。

調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)與噪聲根據(jù)其誘發(fā)因素不同，大致可分為機(jī)械振動(dòng)、氣蝕振動(dòng)和流體動(dòng)力學(xué)振動(dòng)等原因

1、機(jī)械振動(dòng)

機(jī)械振動(dòng)根據(jù)其表現(xiàn)形式可以分為兩種狀態(tài)。一種狀態(tài)是調(diào)節(jié)閥的整體振動(dòng)，即整個(gè)調(diào)節(jié)閥在管道或基座上頻繁顫動(dòng)，其原因是由于管道或基座劇烈振動(dòng)，引起整個(gè)調(diào)節(jié)閥振動(dòng)。此外還與頻率有關(guān)，即當(dāng)外部的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等或接近時(shí)受迫振動(dòng)的能量達(dá)到最大值、產(chǎn)生共振。另一種狀態(tài)是調(diào)節(jié)閥閥瓣的振動(dòng)，其原因主要是由于介質(zhì)流速的急劇增加，使調(diào)節(jié)閥前后差壓急劇變化，引起整個(gè)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生嚴(yán)重振蕩。

2、氣蝕振動(dòng)

氣蝕振動(dòng)大多發(fā)生在液態(tài)介質(zhì)的調(diào)節(jié)閥內(nèi)。氣蝕產(chǎn)生的根本原因在于調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體縮流加速和靜壓下降引起液體汽化。調(diào)節(jié)閥開(kāi)度越小，其前后的壓差越大，流體加速并產(chǎn)生氣蝕的可能性就越大，與之對(duì)應(yīng)的阻塞流壓降也就越小。

3、流體動(dòng)力學(xué)振動(dòng)

介質(zhì)在閥內(nèi)的節(jié)流過(guò)程也是其受摩擦、受阻力和擾動(dòng)的過(guò)程。湍流體通過(guò)不良繞流體的調(diào)節(jié)閥時(shí)形成旋渦，旋渦會(huì)隨著流體的繼續(xù)流動(dòng)的尾流而脫落。這種旋渦脫落頻率的形成及影響因素十分復(fù)雜，并有很大的隨機(jī)性，定量計(jì)算十分困難，而客觀卻存在一個(gè)主導(dǎo)脫落頻率。當(dāng)這一主導(dǎo)脫落頻率（亦包括高次諧波）在與調(diào)節(jié)閥及其附屬裝置的結(jié)構(gòu)頻率接近或一致時(shí)，發(fā)生了共振，調(diào)節(jié)閥就產(chǎn)生了振動(dòng)，并伴隨著噪聲。振動(dòng)的強(qiáng)弱隨主導(dǎo)脫落頻率的強(qiáng)弱和高次諧波波動(dòng)方向一致性的程度而定。

調(diào)節(jié)閥震動(dòng)的處理

1、增加剛度

對(duì)振蕩和輕微振動(dòng)，可增大剛度來(lái)消除或減弱，如選用大剛度的彈簧，改用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)等辦法都是可行的。

2、增加阻尼

增加阻尼即增加對(duì)振動(dòng)的摩擦，如套筒閥的閥塞可采用“O”形圈密封，采用具有較大摩擦力的石墨填料等，這對(duì)消除或減弱輕微的振動(dòng)還是有一定作用的。

3、增大導(dǎo)向尺寸，減小配合間隙

軸塞形閥一般導(dǎo)向尺寸都較小，所有閥配合間隙一般都較大，有0.4～1mm，這對(duì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)是有幫助。因此，在發(fā)生輕微的機(jī)械振動(dòng)時(shí)，可通過(guò)增大導(dǎo)向尺寸，減小配合間隙來(lái)削弱振動(dòng)。

4、改變節(jié)流件形狀，消除共振

因調(diào)節(jié)閥的所謂振源發(fā)生在高速流動(dòng)、壓力急劇變化的節(jié)流口，改變節(jié)流件的形狀即可改變振源頻率，在共振不強(qiáng)烈時(shí)比較容易解決。

具體辦法是將在振動(dòng)開(kāi)度范圍內(nèi)閥芯曲面車(chē)削0.5～1.0mm。如某廠家屬區(qū)附近安裝了一臺(tái)自力式壓力調(diào)節(jié)閥，因共振產(chǎn)生嘯叫影響職工休息，將閥芯曲面車(chē)掉0.5mm后，共振嘯叫聲消失。

5、更換節(jié)流件消除共振

其方法有：

更換流量特性，對(duì)數(shù)改線性，線性改對(duì)數(shù)；

更換閥芯形式。如將軸塞形改為“V”形槽閥芯，將雙座閥軸塞型改成套筒型；

將開(kāi)窗口的套筒改為打小孔的套筒等。

如某氮肥廠一臺(tái)DN25雙座閥，閥桿與閥芯連接處經(jīng)常振斷，我們確認(rèn)為共振后，將直線特性閥芯改為對(duì)數(shù)性閥芯，問(wèn)題得到解決。又如某航空學(xué)院實(shí)驗(yàn)室用一臺(tái)DN200套筒閥，閥塞產(chǎn)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)無(wú)法投用，將開(kāi)窗口的套筒改為打小孔的套筒后，旋轉(zhuǎn)立即消失。

6、減小汽蝕振動(dòng)法

對(duì)因空化汽泡破裂而產(chǎn)生的汽蝕振動(dòng)，自然應(yīng)在減小空化上想辦法。

讓氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊能量不作用在固體表面上，特別是閥芯上，而是讓液體吸收。套筒閥就具有這個(gè)特點(diǎn)，因此可以將軸塞型 閥芯改成套筒型。

采取減小空化的一切辦法，如增加節(jié)流阻力，增大縮流口壓力，分級(jí)或串聯(lián)減壓等。

7、避開(kāi)振源波擊法

外來(lái)振源波擊引起閥振動(dòng)，這顯然是調(diào)節(jié)閥正常工作時(shí)所應(yīng)避開(kāi)的，如果產(chǎn)生這種振動(dòng)，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施。