調(diào)節(jié)閥噪音的計算

1、 調(diào)節(jié)閥噪音計算 一、 前言 眾所周知，由丁噪聲對人體的健康有害， 因此，需要設(shè)法限制工業(yè)裝置所產(chǎn)生的噪聲的強度。1970 年，美國?職業(yè)保護和健康條例?規(guī)定了工作場所的最大允許聲級：每天工作八小時的地方，聲級 不允許超過 90dB(A);每天工作六小時的地方；聲級不允許超過 92dB(A)等等。到目前為止，作為 工業(yè)設(shè)計時的一個依據(jù)。 要設(shè)法限制噪聲，首先就要預先估計出可能產(chǎn)生的噪聲之強度。 調(diào)節(jié)閥是煉油、化工等工業(yè)裝置中 一個重要的噪聲源。因此，在設(shè)計中選用調(diào)節(jié)閥時，應預先估算出它可能產(chǎn)生的噪聲之強度， 以便 采取相應的措施。目前，我國對丁調(diào)節(jié)閥噪聲的研究工作只是剛剛開始，還沒有標準的計算

2、方法。 本文介紹西德機器制造業(yè)協(xié)會(VDMA 標準對調(diào)節(jié)閥噪聲的估算，供大家參考。 二、 噪聲計算中的幾個名詞術(shù)語 1、 有效聲壓 有效聲壓是聲場中一點上的瞬時聲壓在一個周期內(nèi)的均方根值，故乂稱為均方根聲壓，簡稱聲壓， 單位是dB(A)(即微巴)。 2、 一個聲壓級(SPD 一個聲音的聲壓級，等丁這個聲音的聲壓和基準聲壓之比的常用對數(shù)值再乘以 20,即 SPL=20lg 大 P/P0 式中： P - 有效聲壓，1 bar ； P0 基準聲壓，在聽覺量度或空氣中聲級量度中，取 P0=2 夫 10-4 bar； SP -一聲壓級，dB 3、 聲級 聲級是指位丁聲場中的某一點上，在整個可以聽得見的頻

3、率范圍內(nèi)和在一個時間間隔內(nèi)， 頻率加權(quán) 的聲壓級。聲級是用來衡量噪聲大小的一個根本量。 A 聲級是以聲級計的 A 網(wǎng)絡測得的聲壓級，單位是 dB(A)，稱為分貝 A 加權(quán)(Decibel A-wighting )。 本文所介紹的計算方法，系基丁已經(jīng)標準化的試驗方案之試驗結(jié)果。在這和標準化的試驗方案里， 調(diào)節(jié)閥裝在各向同性的、均勻聲場內(nèi)的直管道中，管道的耐壓等級為 PN40(參見三之 3)。聲級計 放在調(diào)節(jié)閥出口法蘭的平面內(nèi)，距管道外壁 1 米處。計算的結(jié)果，即為該情況下的聲級。 三、 噪聲估算公式 1、適用丁液體調(diào)節(jié)閥噪聲的估算公式 當介質(zhì)為液體，在調(diào)節(jié)閥前后的差壓( P=P1-P2 增大到某

4、一數(shù)值的時候，便會由丁出現(xiàn)閃蒸、 空化現(xiàn)象，而使噪聲的聲級急劇上升。開始出現(xiàn)空化的點即稱為臨界點，它所對應的差壓即稱為臨 界差壓。以此為界，可以把工作狀態(tài)分成臨界差壓和業(yè)臨界兩種，二者的噪聲估算公式也不同。 (1) 無空化的情況(XFK Zy) LA = 10LgKv+18Lg (P1-Pv) -5Lg p +18Lg (XE/ZY) +40ALF (1) 式中： XF 液體的壓力比，XiP/ (P1-Pv) = (P1-P2) / (P1-Pv) P - 調(diào)節(jié)閥前后的壓差，bar P1閥前絕壓 bar P2 - 閥后絕壓，bar PV 液體的蒸氣壓，絕壓 bar，水的蒸汽壓示丁圖 1 當 z

5、P ZY (P1-Pv)時有空化現(xiàn)象發(fā)生 當? = ZY (P1-Pv)時開始產(chǎn)生空化現(xiàn)象，此差壓稱為臨界差壓，記為 PK 圖2是否發(fā)生空化的 ZY Z 由調(diào)節(jié)閥型號決定的閥門參數(shù)，其數(shù)值由閥門制造廠用圖線或表格的形式提供; 常用調(diào)節(jié)閥的 Z 值如下： 旋轉(zhuǎn)球閥 0.10.2 蝶閥 0.150.25 標準單座閥或雙座閥 0.30.5 低噪聲閥 0.60.9 Y 閥的開度，Y=KV/KVS Kv - 閥的流通能力； KVA 閥的開度為 100% (即最大流量)時的 KV 值，m3/h; LA-一噪聲的聲級，dB(A); P 液體的密度,kg/m3,水的密度示丁圖 3 LgQ 圖 3 水的密度 L

6、F一由調(diào)節(jié)閥型號和閥的開度 Y=0.75時的壓力比XF決定的校正量 它反映了調(diào)節(jié)閥的聲學特性，dB(A) 標準單座閥或雙瘞閥的 LF=0 時，低噪聲調(diào)節(jié)閥的 LF 曲線由制造廠提供(如圖 4) 圖 4 低噪聲調(diào)節(jié)閥的聲級校正量 LF (2) 有空化的情況(XFZY LA = 10LgKv+18Lg(P1-Pv) -5Lg p +29Lg(XF-ZP 0.75- (268+38ZM 夫(XF-ZP 0.935+40+ LF (2) 式中各符號的意義全部同前。對應丁最大聲級的差壓比記為 XFM 當 XF 族 1.0 其值可按下式計算 XFm=0.48 + 0.72 ZY (3) 假設(shè)以 XFM代式

7、(1)、 的 XF,那么即可取最大聲級 LAM 2、適用丁氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥噪聲的公式 LA = 14LgKv+18LgP1+5LgT1- 5Lg p +20Lg (P1/P2) +52ALG (4) 式中： LA-一噪聲的聲級，dB(A); KV-一閥的流通能力； P1閥前絕壓，bar； P2 - 閥后絕壓，bar； T1 閥前流體的溫度，oK P 流體的密度(氣體取標準狀態(tài)下的密度 p N,水蒸汽取 p - 0.8) , kg/m3; LL 由調(diào)節(jié)閥型號和閥的開度 Y=0.75 時的壓力比 X= (P1-P2) /P1 決定的校正量,dB(A); 標準單座閥和雙座閥的 LG 小到可以忽略不計

8、，低噪音調(diào)節(jié)閥 LG 曲線由制造廠提供(例如圖 5) 圖 5 低噪聲調(diào)節(jié)閥的聲級校正量 LG 與管壁厚度 S 有關(guān)的校正量 RM 在上述式(1)、(2)和(4)中，實際上包含著一個壓力額定值為 PN40 的管道平均衰減量，如果 實際使用的管道之壓力額定值不是 PN40 那么在計算噪聲的聲級時，在式(1)、(2)和(4)中 就應再加上校正量 RM-項進行修正。 RM 可以用下式計算： Rm=10Lg(S40/S) (5) 式中： R -一 與管壁厚度 S 有關(guān)的校正量，dB(A) S40PN40 的管壁厚度，mm S 實際使用的管壁厚度，mm 西德成批生產(chǎn)的鋼管，其 RM 值如下表所示： 與管壁

9、厚度 S 有關(guān)的校正量 RM 管徑 DN(mm 25 40 50 80 100 150 200 250 300 400 500 管壁 厚度 S (mm) 2.6 0 0 - - - - - - - - - 2.9 -0.5 -0.5 0 - - - - - - - - 3.2 -1.0 -1.0 -0.5 0 - - - - - - - 3.6 -1.5 -1.5 -1.0 -0.5 0 - - - - - - 4.0 -2.0 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 - - - - - - 4.5 -2.5 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 0 - - - - - 5.6 -3.5 -

10、3.0 -3.0 -2.0 -2.0 -1.0 0.5 1.0 - - - 6.3 -4.0 -3.5 -3.5 -2.5 -2.5 -1.5 0 0.5 1.0 - - 7.1 - -4.0 -4.0 -3.0 -3.0 -2.0 -0.5 0 0.5 2.0 - 8.0 - -4.5 -4.5 -3.5 -3.5 -2.5 -1.0 -0.5 0 1.5 2.5 10 - -5.0 -5.5 -4.0 -4.5 -3.5 -2.0 -1.0 -1.0 0.5 1.5 11 - - - -5.0 -5.0 -4.0 -2.5 -2.0 -1.5 0 1.0 12.5 - - - -5.5 -

11、5.5 -4.5 -3.0 -2.5 -2.0 -0.5 0.5 14.2 - - - -6.0 -6.0 -5.0 -3.5 -3.0 -2.5 -1.0 0 16 - - - - -6.5 -5.5 -4.0 -3.5 -3.0 -2.0 -0.5 20 - - - - - -6.0 -5.0 -4.5 -4.0 -3.0 -1.5 25 - - - - - -7.5 -6.0 -5.5 -5.0 -3.5 -2.5 30 - - - - - - -7.0 -6.5 -6.0 -4.5 -3.5 4. 估算方法的使用范圍及結(jié)果的精確度 (1) 該估算方法只考慮了在封閉管道系統(tǒng)中的流體動力學

12、噪聲，而并不包括調(diào)節(jié)閥內(nèi)部可動部件 產(chǎn)生的響聲，以及在固體材料中傳播的聲音，或由丁某種原因反射和共振造成的聲音放大效應。 (2) 當測試條件與標準化試驗方案有差異時,那么應按 DIN 458635 BLatt 1 進行修正。 (3) 調(diào)節(jié)閥出口處以及管道中的流速不應超過以下極限值： 液體或 3 V 10 式中： 3 流速，m/s;其余符號意義同前。 氣體和蒸汽 3W 0.3 3 s 式中： 3 s 一首速。 (4) 1 KV 6000 0.01 X 或 XF 20dB(A) (5) 聲級的計算結(jié)果存在一個 10dB (A)的偏差帶。 5、計算舉例 例 1 流體水 流量 Q=90m3/h 工作溫

13、度 t=120 C 要求的 KV 值 KV=50 m3/h 入口壓力(絕壓) P1=7bar 出口壓力(絕壓) P2=4 bar 管道壓力額定值 PN40 計算采用西德 SAMSON 廠生產(chǎn)的單座調(diào)節(jié)閥，口徑為 DN80 從工廠提供數(shù)據(jù)表中查得 KVS=80 m3/h , Z=0. 25。 (1) 求出閥的開度 Y=KV/KVS=50/80=0.625 由 Y=0.625 及 Z=0.25,從圖 2 中查得 ZY=0.28; (2) 由 t=120 C ,從圖 1 中查得水的蒸汽壓 PV=2 bar； (3) 求出壓力比； (4) 由 t=120C，從圖 3 中查出水的密度 p =940kg/

14、m3; (5) 對于標準的單座調(diào)節(jié)閥 LF=0; (6) .XF=0.6, ZY=0.28,即 XFZY 二該調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級 LA 應采用式(2)計算： LA = 10LgKv+18Lg( P1-Pv) -5Lg p +29Lg (XF-ZP 0.75- (268+38ZY 大(XF-ZP 0.935+40+ LF =10Lg50+18Lg(7-2 ) -5Lg940+292 大(0.6-0.28 ) 0.75- (268+38 大 0.28 )大(0.6-0.28 ) 0.935+40+0 =17+12.6-14.9+124-97+40 = 81.7dB (A) 例 2 流體合成氣 流量

15、Q=40000 m3/h 入口壓力(絕壓)P1=12.5bar 出口壓力(絕壓)P2=2.5 bar 入口溫度 T1=393oK 標準狀態(tài)下密度 p N=0.7 kg/m3 要求的 KV 值 KV= 200m3/h 管道壓力額定值 PN40 計算 采用西德 SAMSON 廠生產(chǎn)的 251 型標準單座調(diào)節(jié)閥，口徑為 DN150 從工廠提供的數(shù)據(jù)表中查出 KVS=360m3/h 標準單座閥的校正量 LG 可以忽略不計，即 L 孕 0;那么該項調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級 LA 用式(4)計算如下： LA = 14LgKv+18LgP1+5LgT1- 5Lg p +20Lg (P1/P2) +52A LG =1

16、4Lg200+18Lg12.5+5Lg393- 5Lg0.7+20Lg (12.5/2.5 ) +52+0 =32.2+19.8+13+0.775-3.12+52 =114.6dB (A) 四、聲級的圖解法 1、適用于液體調(diào)節(jié)閥噪聲的圖解法 液體調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級 LA 可以表示為幾項之和： LA = LAIF+LA2F+LA3+A LF (6) 式中： LA1 液體調(diào)節(jié)閥由(P1-PV 決定的聲級(可由圖 6 查出)，dB(A); LA2 液體調(diào)節(jié)閥由 XF 及 ZY 決定的聲級(可由圖 7 查出)，dB(A) LA3 一液體調(diào)節(jié)閥由 p 決定的聲級(可由圖 8 查出)dB(A) LF 一意義

17、同前。 LLW_1LLW_1捻fcM?Ld ) 9 *切 q 圖 7 液體調(diào)節(jié)閥由 XF 及 ZY 決定的聲級 LA2F 圖 8 液體調(diào)節(jié)閥由 p 決定的聲級 LA 前述之例 1 可應用圖解法求解如下： (1) 從圖 1 查得 t=120C 時，水的蒸汽壓 PV=2bar； (2) 由 P1- PV= 5bar 及 KV=50 從圖 6 查得 LA1F=53.5 dB(A); (3) 由 P=P1-P2=7-4=3bar,及 P1-PV=5bar,從圖 7 查得 XF=0.6;在圖 7 上半局部,由 XF=0.6 及 ZY=0.28 (參見原例 1,系從圖 2 中查出)，即可查出 LA2F=2

18、8 dB(A) (4) 由 t=120 C ,從表 3 中查出水的密度 p =940kg/m3 再由圖 8 查出 LA 印 0.1dB(A),該值很小， 故可以忽略不計； (5) 標準單座閥， LF=0; (6) 該調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級 LA 為： LA = LA1F + LA2F + LAS + LF =53.5+28+0 =81.5 dB(A) 結(jié)果與估算值 81.7 dB(A)相差無幾。 2、適用丁氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥噪聲的圖解法 氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級 LA 亦可以表示為幾項之和： LA = LA1G+LA2G+LA4+LG (7) P1 決定的聲級可由圖 9 查出dBA X 決定的聲級可

19、由圖 10 查出dBA pN 決定的聲級可由圖 11 查出 150 140 130 120 110 頃？ 100 曲血 90 80 70 60 50 1 2 5 10 20 50 100 200 500 F1 - bar 圖 9 氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由 P1 決定的聲級 LA1G式中： LA1G-氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由 LA2G-氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由 LA4 一氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由 LG 意義同前。 _= _三 圖 10 氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由 X 決定的聲級 LA2G 前述之例 2 可應用圖解法求解如下： (1) 由 P1=12.5bar 及 Kv= 200m3/h,從圖 9 中可以查出 LA1G=105dB(A) (2) 由/P=P1-