调节阀震动的原因及处理

调节阀震动的原因

调节阀的振动一般分为两种状态，一个是调节阀的整体振动，即整个调节阀在管道或基座上频繁颤动。另一个是调节阀阀芯的振动，这从阀杆上下频繁的移动可看出，以下就这两种振动原因及其处理措施分析如下

1，调节阀整体振动
整个调节阀在管道上振动原因大致如下：管道或基座剧烈振动，易引起整个调节阀振动；此外还与频率有关，即当外部的频率与系统的固有频率相等或接近时受迫振动的能量达到大值、产生共振。这两种因素有时相互影响，会使振动愈振愈烈，使管道跳动，附件或元件松动，并发出哒哒的响声，严重的还会造成阀杆断裂，阀座脱落，致使系统无法工作。基于这种情况，应对引起振动的各管道和基座进行加固，这也有助于消除外来频率的干扰。
2，阀芯振动有时被测介质的流速急剧增加，使调节阀前后差压急剧变化，当超过阀的刚度时，阀的稳定性就变差，这也会引起整个调节阀产生严重振荡。但这种振荡不一定就是阀的开度小造成的。这种振动一般伴有刺耳的尖叫声。调节阀的稳定性差，一旦有内部或外部不平衡力的干扰且超过了调节阀的刚度时，且调节阀自己又不具备消除这种干扰的能力，便产生了振荡。此时需要增大调节阀的刚度，如将20~100KPa的弹簧，或增加其工作的稳定性，是有一定好处的。
调节阀安装位置应远离振动源，如不可避免，应采取预防措施。 这种整个调节阀振动，在还未达到共振的情况下，调节阀基本上还是能随外给定信号而进行调节的。因为外给定信号对阀芯的相对位移，并不因整个调节阀的振动而改变或改变很小，其原因在于它们是一个整体。 调节阀两端的截止阀猛开或猛关，会使急剧流动的波测介质产生强烈的反射冲波，反射波冲击调节阀芯。当这个力大于膜片对阀芯向下的压力时，会使阀芯上移，产生振动，尤其是在小信号情况下，由于预紧力较小，更易使阀芯产生颤动。 调节阀开度太小，使调节阀前后差压太大，至使在节流口处流速增大，压力迅速减小。若此时压力下降到液体在该温度下的饱和蒸气压时，可使液体产生气化，形成闪蒸，生成气泡、气泡破裂时形成强大的压力和冲击波，产生气锤，这个压力一般可达几十兆帕。气锤冲击阀芯，使阀芯形成蜂窝壮麻面并使阀芯振动。 一般阀芯振动原因大致如下：调节器输出信号不稳定。快速的忽高忽低的变化，此时如阀门定位器灵敏度太高，则调节器输出微小的变化或飘移，就会立即转换成定位器输出信号很大。致使阀振荡。

调节阀的磨擦力太小，如调节阀的填料装得太少，或压盖没拧紧，外界输入信号有微小的变化或飘移，会立即传递给阀芯，使阀芯振动，并发出咯咯的响声。相反，如调节阀的磨擦力太大，如填料装得太多，压盖又拧得太紧，或填料函老化，干涸，则在小信号时动作不了，信号大时一经动作又产生又产生过头的现象，会使调节阀产生迟滞性振荡，振动曲线近似呈方形波。遇到这种情况，应当减小调节阀相应部分的阻尼来解决，如更换填料等。气源波动使定位器输出波动，或定位器活动部分锈蚀，不灵活，使输入和输出信号不对应，产生跳跃式振荡。此时应开启气源减压阀的清洗定位器，并向活动部分涂上润滑油，以消除磨擦力。 由于调节阀本身的不平衡力作用的结果，使调节阀芯经常产生振荡。零点弹簧顶紧力太小，抵抗外界干扰的能力就小，在外界信号小的情况下，易使阀芯产生振动。 综上所述，根据实践经验笔者诊断，在一般情况下，阀芯的振荡对被测介质的影响总是大于整个调节阀振动对被测介质影响的，并且阀芯振荡原因及预防措施总要比整个调节阀振荡原因及预防措施复杂。实践中又可以看出，这两种振动的原因也不可能分得那么清，有时也是混杂交织在一起的 

调节阀的振动与噪声根据其诱发因素不同，大致可分为机械振动、气蚀振动和流体动力学振动等原因。

1 机械振动

机械振动根据其表现形式可以分为两种状态。一种状态是调节阀的整体振动，即整个调节阀在管道或基座上频繁颤动，其原因是由于管道或基座剧烈振动，引起整个调节阀振动。此外还与频率有关，即当外部的频率与系统的固有频率相等或接近时受迫振动的能量达到大值、产生共振。另一种状态是调节阀阀瓣的振动，其原因主要是由于介质流速的急剧增加，使调节阀前后差压急剧变化，引起整个调节阀产生严重振荡。
2 气蚀振动
气蚀振动大多发生在液态介质的调节阀内。气蚀产生的根本原因在于调节阀内流体缩流加速和静压下降引起液体汽化。调节阀开度越小，其前后的压差越大，流体加速并产生气蚀的可能性就越大，与之对应的阻塞流压降也就越小。
3 流体动力学振动
介质在阀内的节流过程也是其受摩擦、受阻力和扰动的过程。湍流体通过不良绕流体的调节阀时形成旋涡，旋涡会随着流体的继续流动的尾流而脱落。这种旋涡脱落频率的形成及影响因素十分复杂，并有很大的随机性，定量计算十分困难，而客观却存在一个主导脱落频率。当这一主导脱落频率（亦包括高次谐波）在与调节阀及其附属装置的结构频率接近或一致时，发生了共振，调节阀就产生了振动，并伴随着噪声。振动的强弱随主导脱落频率的强弱和高次谐波波动方向一致性的程度而定。

调节阀震动的处理

1、增加刚度
对振荡和轻微振动，可增大刚度来消除或减弱，如选用大刚度的弹簧，改用活塞执行机构等办法都是可行的。
2、增加阻尼
增加阻尼即增加对振动的摩擦，如套筒阀的阀塞可采用“O”形圈密封，采用具有较大摩擦力的石墨填料等，这对消除或减弱轻微的振动还是有一定作用的。
3、增大导向尺寸，减小配合间隙
轴塞形阀一般导向尺寸都较小，所有阀配合间隙一般都较大，有0.4～1mm，这对产生机械振动是有帮助。因此，在发生轻微的机械振动时，可通过增大导向尺寸，减小配合间隙来削弱振动。
4、改变节流件形状，消除共振
因调节阀的所谓振源发生在高速流动、压力急剧变化的节流口，改变节流件的形状即可改变振源频率，在共振不强烈时比较容易解决。
具体办法是将在振动开度范围内阀芯曲面车削0.5～1.0mm。如某厂家属区附近安装了一台自力式压力调节阀，因共振产生啸叫影响职工休息，将阀芯曲面车掉0.5mm后，共振啸叫声消失。
5、更换节流件消除共振
其方法有：
更换流量特性，对数改线性，线性改对数；
更换阀芯形式。如将轴塞形改为“V”形槽阀芯，将双座阀轴塞型改成套筒型；
将开窗口的套筒改为打小孔的套筒等。
如某氮肥厂一台DN25双座阀，阀杆与阀芯连接处经常振断，我们确认为共振后，将直线特性阀芯改为对数性阀芯，问题得到解决。又如某航空学院实验室用一台DN200套筒阀，阀塞产生强烈旋转无法投用，将开窗口的套筒改为打小孔的套筒后，旋转立即消失。
6、减小汽蚀振动法
对因空化汽泡破裂而产生的汽蚀振动，自然应在减小空化上想办法。
让气泡破裂产生的冲击能量不作用在固体表面上，特别是阀芯上，而是让液体吸收。套筒阀就具有这个特点，因此可以将轴塞型 阀芯改成套筒型。
采取减小空化的一切办法，如增加节流阻力，增大缩流口压力，分级或串联减压等。
7、避开振源波击法
外来振源波击引起阀振动，这显然是调节阀正常工作时所应避开的，如果产生这种振动，应当采取相应的措施。