調節閥震動(dòng)的原因及處理

調節閥震動(dòng)的原因

調節閥的振動(dòng)一般分為兩種狀態(tài)，一個(gè)是調節閥的整體振動(dòng)，即整個(gè)調節閥在管道或基座上頻繁顫動(dòng)。另一個(gè)是調節閥閥芯的振動(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，調節閥整體振動(dòng)

整個(gè)調節閥在管道上振動(dòng)原因大致如下：管道或基座劇烈振動(dòng)，易引起整個(gè)調節閥振動(dòng)；此外還與頻率有關(guān)，即當外部的頻率與系統的固有頻率相等或接近時(shí)受迫振動(dòng)的能量達到最大值、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，嚴重的還會(huì )造成閥桿斷裂，閥座脫落，致使系統無(wú)法工作?；谶@種情況，應對引起振動(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，閥芯振動(dòng)有時(shí)被測介質(zhì)的流速急劇增加，使調節閥前后差壓急劇變化，當超過(guò)閥的剛度時(shí)，閥的穩定性就變差，這也會(huì )引起整個(gè)調節閥產(chǎn)生嚴重振蕩。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。調節閥的穩定性差，一旦有內部或外部不平衡力的干擾且超過(guò)了調節閥的剛度時(shí)，且調節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)需要增大調節閥的剛度，如將20~100KPa的彈簧，或增加其工作的穩定性，是有一定好處的。

調節閥安裝位置應遠離振動(dòng)源，如不可避免，應采取預防措施。 這種整個(gè)調節閥振動(dòng)，在還未達到共振的情況下，調節閥基本上還是能隨外給定信號而進(jìn)行調節的。因為外給定信號對閥芯的相對位移，并不因整個(gè)調節閥的振動(dòng)而改變或改變很小，其原因在于它們是一個(gè)整體。 調節閥兩端的截止閥猛開(kāi)或猛關(guān)，會(huì )使急劇流動(dòng)的波測介質(zhì)產(chǎn)生強烈的反射沖波，反射波沖擊調節閥芯。當這個(gè)力大于膜片對閥芯向下的壓力時(shí)，會(huì )使閥芯上移，產(chǎn)生振動(dòng)，尤其是在小信號情況下，由于預緊力較小，更易使閥芯產(chǎn)生顫動(dòng)。 調節閥開(kāi)度太小，使調節閥前后差壓太大，至使在節流口處流速增大，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)形成強大的壓力和沖擊波，產(chǎn)生氣錘，這個(gè)壓力一般可達幾十兆帕。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：調節器輸出信號不穩定?？焖俚暮龈吆龅偷淖兓?，此時(shí)如閥門(mén)定位器靈敏度太高，則調節器輸出微小的變化或飄移，就會(huì )立即轉換成定位器輸出信號很大。致使閥振蕩。

調節閥的磨擦力太小，如調節閥的填料裝得太少，或壓蓋沒(méi)擰緊，外界輸入信號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，如調節閥的磨擦力太大，如填料裝得太多，壓蓋又擰得太緊，或填料函老化，干涸，則在小信號時(shí)動(dòng)作不了，信號大時(shí)一經(jīng)動(dòng)作又產(chǎn)生又產(chǎn)生過(guò)頭的現象，會(huì )使調節閥產(chǎn)生遲滯性振蕩，振動(dòng)曲線(xiàn)近似呈方形波。遇到這種情況，應當減小調節閥相應部分的阻尼來(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，使輸入和輸出信號不對應，產(chǎn)生跳躍式振蕩。此時(shí)應開(kāi)啟氣源減壓閥的清洗定位器，并向活動(dòng)部分涂上潤滑油，以消除磨擦力。 由于調節閥本身的不平衡力作用的結果，使調節閥芯經(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，在外界信號小的情況下，易使閥芯產(chǎn)生振動(dòng)。 綜上所述，根據實(shí)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(gè)調節閥振動(dòng)對被測介質(zhì)影響的，并且閥芯振蕩原因及預防措施總要比整個(gè)調節閥振蕩原因及預防措施復雜。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 

調節閥的振動(dòng)與噪聲根據其誘發(fā)因素不同，大致可分為機械振動(dòng)、氣蝕振動(dòng)和流體動(dòng)力學(xué)振動(dòng)等原因。

1 機械振動(dòng)

機械振動(dòng)根據其表現形式可以分為兩種狀態(tài)。一種狀態(tài)是調節閥的整體振動(dòng)，即整個(gè)調節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)調節閥振動(dòng)。此外還與頻率有關(guān)，即當外部的頻率與系統的固有頻率相等或接近時(shí)受迫振動(dòng)的能量達到最大值、產(chǎn)生共振。另一種狀態(tài)是調節閥閥瓣的振動(dòng)，其原因主要是由于介質(zhì)流速的急劇增加，使調節閥前后差壓急劇變化，引起整個(gè)調節閥產(chǎn)生嚴重振蕩。

2 氣蝕振動(dòng)

氣蝕振動(dòng)大多發(fā)生在液態(tài)介質(zhì)的調節閥內。氣蝕產(chǎn)生的根本原因在于調節閥內流體縮流加速和靜壓下降引起液體汽化。調節閥開(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，與之對應的阻塞流壓降也就越小。

3 流體動(dòng)力學(xué)振動(dòng)

介質(zhì)在閥內的節流過(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)不良繞流體的調節閥時(shí)形成旋渦，旋渦會(huì )隨著(zhù)流體的繼續流動(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雜，并有很大的隨機性，定量計算十分困難，而客觀(guān)卻存在一個(gè)主導脫落頻率。當這一主導脫落頻率（亦包括高次諧波）在與調節閥及其附屬裝置的結構頻率接近或一致時(shí)，發(fā)生了共振，調節閥就產(chǎn)生了振動(dòng)，并伴隨著(zhù)噪聲。振動(dòng)的強弱隨主導脫落頻率的強弱和高次諧波波動(dòng)方向一致性的程度而定。

調節閥震動(dòng)的處理

1、增加剛度

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

2、增加阻尼

增加阻尼即增加對振動(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，這對消除或減弱輕微的振動(dòng)還是有一定作用的。

3、增大導向尺寸，減小配合間隙

軸塞形閥一般導向尺寸都較小，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(dòng)是有幫助。因此，在發(fā)生輕微的機械振動(dòng)時(shí)，可通過(guò)增大導向尺寸，減小配合間隙來(lái)削弱振動(dòng)。

4、改變節流件形狀，消除共振

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

具體辦法是將在振動(dòng)開(kāi)度范圍內閥芯曲面車(chē)削0.5～1.0mm。如某廠(chǎng)家屬區附近安裝了一臺自力式壓力調節閥，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、更換節流件消除共振

其方法有：

更換流量特性，對數改線(xiàn)性，線(xiàn)性改對數；

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(chǎng)一臺DN25雙座閥，閥桿與閥芯連接處經(jīng)常振斷，我們確認為共振后，將直線(xiàn)特性閥芯改為對數性閥芯，問(wèn)題得到解決。又如某航空學(xué)院實(shí)驗室用一臺DN200套筒閥，閥塞產(chǎn)生強烈旋轉無(wú)法投用，將開(kāi)窗口的套筒改為打小孔的套筒后，旋轉立即消失。

6、減小汽蝕振動(dòng)法

對因空化汽泡破裂而產(chǎn)生的汽蝕振動(dòng)，自然應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，如增加節流阻力，增大縮流口壓力，分級或串聯(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)，這顯然是調節閥正常工作時(shí)所應避開(kāi)的，如果產(chǎn)生這種振動(dòng)，應當采取相應的措施。