蒸汽控制阀的设计及噪声分析

　　介绍了蒸汽控制阀的结构、主要特点、工作原理和主要部件的设计，分析了阀门在不同开度下阀内流体的流动情况，论证了阀内消音孔罩对降噪所起的作用。

1、概述

　　蒸汽控制阀是“热电联产工程”和“供热供汽工程”中减温减压装置稳定、安全、经济和持续运行的部件之一。随着我国大容量发电机组、百万吨级乙烯工程、天然气工程和高能核电工程等的发展，对减温减压装置的需求不断扩大，对其性能要求也越来越高。蒸汽控制阀的研制与开发解决了阀门要求具有高性能( 调节范围大、精度高、节能效果好、使用寿命长) 和高可靠性( 安全可靠) 的难题。

2、蒸汽控制阀的结构特点

　　蒸汽控制阀( 图1) 由阀体、阀盖、阀座、阀芯、消音罩、散热架和气动执行机构等组成。阀体为锻件，上腔采用无中法兰自压密封式结构( 图2) ，介质压力越高，密封性越好。在上阀盖衬套中设有透气孔，内表面堆焊硬质合金，具有良好的平衡性并减少与阀杆的摩擦力。控制阀采用单座结构，阀芯与阀座采用锥面密封( 图3) ，密封面堆焊硬质合金。

图1 蒸汽控制阀

图2 上腔压力自紧式密封结构

图3 阀芯、阀座密封结构

　　改变阀芯形状阀门可以实现等百分比及线性等调节特性。阀芯与阀座在结构尺寸设计上采用流线型，使蒸汽流动过程中无阻碍，有利于压力恢复和避免噪声。在上腔和下腔中，阀芯都有导向套，减少了阀芯振动，即降低了噪声。多层降噪节流孔板根据小孔消声器原理设计，节流、消音、稳流效果明显，使设备运行更稳定、更安静。

3、结语

　　通过对控制阀流场和声场的研究，得到了噪声的分布规律和各监测点的总声压级。

　　(1) 稳态结果表明，噪声最大点位于速度最大和湍流强度最大的地方，即两个孔板后方延伸区域和孔板后空腔的外侧一周。

　　(2) 无孔板控制阀的噪声比有孔板的控制阀高约30dB，流速和湍流强度也明显高于有孔板的控制阀，说明孔板可以实现多级减压、降低流速，并可以有效降低流动噪声。

　　(3) 沿出口方向各监测点的频谱图和总声压级大小表明，控制阀噪声呈宽频特性，峰值频率集中在0 ～600Hz 范围内，总声压级大小符合国家标准的要求。

　　(4) 控制阀内噪声的周向分布呈两个圆部分相交的形状，说明阀内气动噪声有明显的指向性。