管道跟流體震動時對調(diào)節(jié)閥的損害

更新時間：2021-5-13 信息來源：管道跟流體震動時對調(diào)節(jié)閥的損害

調(diào)節(jié)閥應(yīng)對震動的原因跟處理方法

調(diào)節(jié)閥的振動一般分為兩種狀態(tài)，一個是調(diào)節(jié)閥的整體振動，即整個調(diào)節(jié)閥在管道或基座上頻繁顫動。另一個是調(diào)節(jié)閥閥芯的振動，這從閥桿上下頻繁的移動可看出，以下就這兩種振動原因及其處理措施分析如下。

1、調(diào)節(jié)閥整體振動

整個調(diào)節(jié)閥在管道上振動原因大致如下：管道或基座劇烈振動，易引起整個調(diào)節(jié)閥振動；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受迫振動的能量達(dá)到最大值、產(chǎn)生共振。這兩種因素有時相互影響，會使振動愈振愈烈，使管道跳動，附件或元件松動，并發(fā)出噠噠的響聲，嚴(yán)重的還會造成閥桿斷裂，閥座脫落，致使系統(tǒng)無法工作。基于這種情況，應(yīng)對引起振動的各管道和基座進行加固，這也有助于消除外來頻率的干擾。

2、調(diào)節(jié)閥閥芯振動

有時被測介質(zhì)的流速急劇增加，使調(diào)節(jié)閥前后差壓急劇變化，當(dāng)超過閥的剛度時，閥的穩(wěn)定性就變差，這也會引起整個調(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度小造成的。這種振動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了調(diào)節(jié)閥的剛度時，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)離振動源，如不可避免，應(yīng)采取預(yù)防措施。這種整個調(diào)節(jié)閥振動，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而進行調(diào)節(jié)的。因為外給定信號對閥芯的相對位移，并不因整個調(diào)節(jié)閥的振動而改變或改變很小，其原因在于它們是一個整體。調(diào)節(jié)閥兩端的截止閥猛開或猛關(guān)，會使急劇流動的波測介質(zhì)產(chǎn)生強烈的反射沖波，反射波沖擊調(diào)節(jié)閥芯。當(dāng)這個力大于膜片對閥芯向下的壓力時，會使閥芯上移，產(chǎn)生振動，尤其是在小信號情況下，由于預(yù)緊力較小，更易使閥芯產(chǎn)生顫動。調(diào)節(jié)閥開度太小，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。若此時壓力下降到液體在該溫度下的飽和蒸氣壓時，可使液體產(chǎn)生氣化，形成閃蒸，生成氣泡、氣泡破裂時形成強大的壓力和沖擊波，產(chǎn)生氣錘，這個壓力一般可達(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。一般閥芯振動原因大致如下：調(diào)節(jié)器輸出信號不穩(wěn)定�？焖俚暮龈吆龅偷淖兓�，此時如閥門定位器靈敏度太高，則調(diào)節(jié)器輸出微小的變化或飄移，就會立即轉(zhuǎn)換成定位器輸出信號很大。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，或壓蓋沒擰緊，外界輸入信號有微小的變化或飄移，會立即傳遞給閥芯，使閥芯振動，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，則在小信號時動作不了，信號大時一經(jīng)動作又產(chǎn)生又產(chǎn)生過頭的現(xiàn)象，會使調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生遲滯性振蕩，振動曲線近似呈方形波。遇到這種情況，應(yīng)當(dāng)減小調(diào)節(jié)閥相應(yīng)部分的阻尼來解決，如更換填料等。氣源波動使定位器輸出波動，或定位器活動部分銹蝕，不靈活，使輸入和輸出信號不對應(yīng)，產(chǎn)生跳躍式振蕩。此時應(yīng)開啟氣源減壓閥的清洗定位器，并向活動部分涂上潤滑油，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。零點彈簧頂緊力太小，抵抗外界干擾的能力就小，在外界信號小的情況下，易使閥芯產(chǎn)生振動。綜上所述，根據(jù)實踐經(jīng)驗筆者診斷，在一般情況下，閥芯的振蕩對被測介質(zhì)的影響總是大于整個調(diào)節(jié)閥振動對被測介質(zhì)影響的，并且閥芯振蕩原因及預(yù)防措施總要比整個調(diào)節(jié)閥振蕩原因及預(yù)防措施復(fù)雜。實踐中又可以看出，這兩種振動的原因也不可能分得那么清，有時也是混雜交織在一起的。

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

1、機械振動

機械振動根據(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，即整個調(diào)節(jié)閥在管道或基座上頻繁顫動，其原因是由于管道或基座劇烈振動，引起整個調(diào)節(jié)閥振動。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受迫振動的能量達(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，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，引起整個調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生嚴(yán)重振蕩。

2、氣蝕振動

氣蝕振動大多發(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，與之對應(yīng)的阻塞流壓降也就越小。

3、流體動力學(xué)振動

介質(zhì)在閥內(nèi)的節(jié)流過程也是其受摩擦、受阻力和擾動的過程。湍流體通過不良繞流體的調(diào)節(jié)閥時形成旋渦，旋渦會隨著流體的繼續(xù)流動的尾流而脫落。這種旋渦脫落頻率的形成及影響因素十分復(fù)雜，并有很大的隨機性，定量計算十分困難，而客觀卻存在一個主導(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，發(fā)生了共振，調(diào)節(jié)閥就產(chǎn)生了振動，并伴隨著噪聲。振動的強弱隨主導(dǎo)脫落頻率的強弱和高次諧波波動方向一致性的程度而定。

調(diào)節(jié)閥震動的處理

1、增加剛度

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

2、增加阻尼

增加阻尼即增加對振動的摩擦，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，這對消除或減弱輕微的振動還是有一定作用的。

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，這對產(chǎn)生機械振動是有幫助。因此，在發(fā)生輕微的機械振動時，可通過增大導(dǎo)向尺寸，減小配合間隙來削弱振動。

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、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，在共振不強烈時比較容易解決。

具體辦法是將在振動開度范圍內(nèi)閥芯曲面車削0.5～1.0mm。如某廠家屬區(qū)附近安裝了一臺自力式壓力調(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，對數(shù)改線性，線性改對數(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；

將開窗口的套筒改為打小孔的套筒等。

如某氮肥廠一臺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數(shù)性閥芯，問題得到解決。又如某航空學(xué)院實驗室用一臺DN200套筒閥，閥塞產(chǎn)生強烈旋轉(zhuǎn)無法投用，將開窗口的套筒改為打小孔的套筒后，旋轉(zhuǎn)立即消失。