找到所有的噪音的来源

客户的挑战:气动噪声不仅是令人讨厌的,它还提供了一个健康威胁并创建振动能破坏控制阀门、降解性能和缩短维修时间间隔。
我们的解决方案:最具成本效益的方法是通过细致的阀门大小限制的噪音水平和管道配置设计。
关键客户的好处:通过消除噪音的产生的原因,客户得到更好的控制可靠性和正常运行时间过程,确保一个安全的工作环境和实现遵守法律义务。

今天加工厂尽他们所能来提高效率和生产力。经常涉及到操作温度升高时,压力和流速,这意味着更高的压力差异跨临界控制阀门以及其他条件,产生更多的噪音。

虽然这噪音一直是一个问题,这是在今天的高通量加工厂更是如此。当这些不和谐的声音其实是由空气和其他气体流经阀门和管道系统,它被称为“空气动力噪声。“气动噪声不仅烦人,还提出了一种健康威胁,可能会受到各种各样的规定。大部分的法规限制最大允许噪音小于85分贝(dBA)。

甚至在健康和烦恼因素之外,气动噪声引起的问题。这样的噪音可以产生巨大的冲击和振动,能破坏或改变控制阀门和仪表的性能,降解性能和缩短维修时间间隔。这损害开始发生在超过100 dBA的声压水平。

破坏声冲击和振动可以最小化通过使用强劲设计阀门、管道和仪表。但即使这些强劲的配置不应该受到噪音水平预计将超过110 dBA。

简而言之,气动噪声是一个重要的问题在很多层面上,需要解决。这可以通过限制因素产生的噪音(称为源治疗),抑制噪声,已生成的或结合这两个解决方案。最具成本效益的方法是通过细致的阀门大小限制的噪音水平和管道配置设计。然而,这并不总是happen-valves有时是恰当的,和未预料到的情况出现,会导致奇怪的噪音水平。当马已经走出谷仓,球拍,使用路径减排过程可能是有利的,而不是试图重新设计系统和取代大部分的噪声产生的组件。如果生成大量的噪音,但是,最好的方法可能是确定的最具成本效益的结合抑制源减排和路径。为此需要找到一个方法来分析控制回路来准确确定将生产或减弱噪声不同来源和路径的治疗方案。

“今天加工厂尽他们所能来提高效率和生产力。经常涉及到操作温度升高时,压力和流速,这意味着更高的压力差异跨临界控制阀门以及其他条件,产生更多的噪音。”史蒂文Hocurscak、业务经理和凯尔Rayhill全球业务经理

科学预测噪声水平

因为源减少避免过量的噪音是最好的方法,本文将考虑这个话题。但首先,如何知道噪声的问题必须解决问题会发生在一个系统。开始体验:专业工厂操作人员知道特定的控制阀门和管道配置本质上是吵了。阀门在这些服务需要小心翼翼地大小的噪声衰减。除了经验,然而,发展条件的理解最有可能产生噪音。在低压比率,例如,气动噪声的原因是动荡。在高压比率,冲击波的湍流相互作用成为噪声的主要来源。噪音的非常有效的决定因素是流速因为dBA水平呈几何级数增长(第四、第六甚至第八)作为流动速度增加。

虽然这简短的总结提供了一个简单的解释噪音来自何方,预测噪声发生在空气和气体实际上是一个非常复杂的挑战。例如,科学家研究噪声在亚音速和超音速速度,对于亚音速来源,噪音的处理可能是磁单极子,偶极子或quadrapole(测量的声波辐射),与每一个水平增加更多复杂的方程。同时,噪声由冲击波和湍流的相互作用可以影响的存在和几何物理边界附近的这些交互。冲击波是垂直于自由射流称为正常或直接冲击。还可以斜激波如果流传递一个楔形或尖锐的物体或如果超音速流被迫改变方向的固体边界。冲击波可以反映从固体边界和相互渗透。控制阀出口流流可以创建一个振荡链压缩冲击波的下降周期和密度是非常强大的噪声源。随着计算流体动力学,冲击波可以模拟在不同的几何图形。通常情况下,超级电脑使用大量内存和处理能力,因为所需的计算是长期的、复杂的。结果,这些状态的艺术计算机程序产生用于低噪声和衰减器的设计。

专家模拟和分级

造成噪声过程的科学研究正在进行。然而,经过几十年的研究,已经发现可以转化为方程来预测,与高水平的准确性,对于大多数管道噪声产生的潜在和控制阀配置。这些方程可用于过程工程师在国际电工委员会和德国工程联合会(VDMA)标准。控制阀供应商有专家理解这些变量,可以使用处理器预测噪声产生和修改过程循环的特征。有些人甚至有专家软件开发模拟线条件使现实的流量预测和噪音的产生。

这个专家软件允许有经验的用户交换阀门、修剪和其他组件,直到最有利的噪声衰减和过程性能已经达到了。如果一个控制阀供应商与专家分级软件可以模拟控制回路,可能供应商可以提前发现潜在的噪音的产生问题和减少这些噪音使用治疗方法具有成本效益的来源。在这种情况下,高水平的机械振动,它总是与噪声有关,一开始就可以最小化或消除,确保更好的控制可靠性和正常运行时间过程。

源治疗

各种方法存在可以最小化潜在的噪音的产生。最常见的是声学控制、速度控制、位置控制和扩散。最近,修剪定义专门解决这些类型的气动噪声。

声控制:两种常见的方法减少声学控制阀门将流划分为多个流和修改声场。流划分成多个流是有效的,因为单个孔所产生的噪声强度显著降低,当孔直径却降低了。因此,许多小洞会更有效地减弱噪声比一个大洞。一个经验法则是,每个孔的数量翻倍,从而减少噪声3 dBA。

增加流动通道,使它们的数量也会影响噪声频率分布——小通道,噪声频率越高。管壁容易减弱高频噪音。高频率也不是什么问题,因为它们超出人耳的功能。

修改声场指导流动路径的方式峰值噪声场分为更多的扩散空间。

速度控制:控制的最大内部流体速度控制阀修剪是一个在亚音速流速度控制噪声污染的有效途径,因为飞机的声强度成正比的6次方流速与固体边界系统,如阀或管道。控制阀削减速度可以最有效地利用多级控制压降和通过增加阀出口区域的方式,在阀门出口的流速和压力最小化和天然气体积最大化。连续阶段间隔,这样允许气体压力恢复到前一个中级水平和速度下节流阶段。这中间压力恢复和由此产生的速度减少阻止流体的速度达到单级系统压降。

位置控制:两个噪声主要来源是湍流混合形式的地区之间的喷气出口孔和气体流动的出口地区和依恋,和激波的相互作用。管道系统应记录后最好的管道设计实践。这种做法指定的距离等因素部分过渡到阀门的目的提供流尽可能层流条件(从而限制湍流)。

位置控制是用来确保急流在离开修剪位于和形状来最小化潜在的噪音的产生。要做到这一点的方法之一是光滑的喷气式飞机的速度剖面通过引入低气流速度与喷气机。

扩散器:扩散器固定区域流电阻,定制的特定水流条件。将控制阀之间的压降和下游扩散提供了一个有效的方法来进一步提高噪音衰减在控制阀有不变的情况下,高压降,流量相对恒定。

空气动力学方面具体的调整:通常情况下,源治疗方法应用在和控制阀可以解决大部分噪音的产生问题。阀门制造商一直在研究和精炼方法噪声和防空蚀修剪几十年来。结果,所有的常用组合源治疗方法可以应用于噪声衰减在单一设备。

图1显示了一个旋转控制球阀与装饰设计包含分段压力,流量,峰值频率变化和速度控制在一个旋转控制装置,在这种情况下一个球阀。这个设计概念,介绍了超过二十年前,最近精制提供更精确的衰减高气动噪声水平的天然气和蒸汽应用。结果是噪声衰减,从15增加dBA 30 dBA。用户在气体和蒸汽控制回路与噪声控制问题应该意识到新的修剪技术解决气动噪声。

路径治疗

路径治疗噪音,即抑制过度的噪音的传播沿路径,可以使用至少由三个不同的工具:消音器、绝缘和重管进度。虽然不到理想,路径治疗方法时,可以考虑振动水平不够高,破坏或抑制控制回路的性能或者源单独治疗不能降低噪音的产生可以接受的水平。

消音器:消音器消声器使用内联或在一个出口导致大气中抑制产生的噪音。活性消音器创建频率交互抑制噪声;而耗散消音器使用吸音材料,如玻璃纤维来抑制噪声。消音器的主要用途是在气体或蒸汽。通常,反应性和耗散方法用于大气排气消音器。

绝缘材料:管绝缘可用于抑制噪声在气体和蒸汽线,尤其是在蒸汽线,已经有热滞后。保温可以抑制噪声1 - 2 dBA / 10毫米(mm)的绝缘厚度每英寸(3到5 dBA)。的最大12 dBA是因为泄漏和声学的桥梁。特殊的隔音减少噪音4 dBA / 10毫米的绝缘厚度(10 dBA每英寸)。隔音的最大衰减是20 - 25 dBA。

沉重的下游管时间表:重下游管道安排可用于抑制噪声,因为振动管壁产生噪音的一部分。管壁越重(时间表)越大,越墙会振动。注意,管道内的噪音水平不降低重墙管。由于这个原因,重墙管应该用于整个下游管道,避免复发的高噪声水平进一步下降,这可以非常昂贵的长管道上。

结论

有效的气动噪声减少管道和控制循环已成为许多行业的一个重要考虑事项。这是因为这样的噪音控制可以确保一个安全的工作环境,保护过程和工厂环境,使过程控制稳定,延长维修间隔,确保法律义务。

而噪声可以通过路径生成抑制后治疗,一般治疗更有效和更便宜的替代来源。已经取得了很大进展最近在开发专家软件技术预测实际线条件下噪音的产生,设计特定阀为气动噪声衰减。处理器处理空气和气体控制应用程序倾向于产生噪音应该寻求援助的控制阀供应商理解并可以表明这些技术。

文本由史蒂文Hocurscak和凯尔Rayhill

发表在阀杂志•2013年春季

文本已更新2022年4月,由于公司名称变化瓦尔麦特公司。