调节阀噪音计算(△p3bar的问题)

1、调节阀噪音计算发布者：上海艾迪尔自控仪表有限公司  发布时间：2008年7月10日一、前言 众所周知，由于噪声对人体的健康有害，因此，需要设法限制工业装置所产生的噪声的强度。1970年，美国职业保护和健康条例规定了工作场所的最大允许声级：每天工作八小时的地方，声级不允许超过90dB(A)；每天工作六小时的地方；声级不允许超过92dB(A)等等。到目前为止，作为工业设计时的一个依据。 要设法限制噪声，首先就要预先估计出可能产生的噪声之强度。调节阀是炼油、化工等工业装置中一个重要的噪声源。因此，在设计中选用调节阀时，应预先估算出它可能产生的噪声之强度，以便采取相应的措施。目前，我国对于调

2、节阀噪声的研究工作只是刚刚开始，还没有标准的计算方法。本文介绍西德机器制造业协会（VDMA）标准对调节阀噪声的估算，供大家参考。 二、噪声计算中的几个名词术语 1、有效声压 有效声压是声场中一点上的瞬时声压在一个周期内的均方根值，故又称为均方根声压，简称声压，单位是dB(A)（即微巴）。 2、一个声压级（SPL） 一个声音的声压级，等于这个声音的声压和基准声压之比的常用对数值再乘以20，即 SPL=20lg P/P0 式中： P  有效声压，bar；P0  基准声压，在听觉量度或空气中声级量度中，取P0=210-4 bar；SPL 声压级，dB3、声级 声级是指位

3、于声场中的某一点上，在整个可以听得见的频率范围内和在一个时间间隔内，频率加权的声压级。声级是用来衡量噪声大小的一个基本量。A声级是以声级计的A网络测得的声压级，单位是dB(A)，称为分贝A加权（Decibel A-wighting）。 本文所介绍的计算方法，系基于已经标准化的试验方案之试验结果。在这和标准化的试验方案里，调节阀装在各向同性的、均匀声场内的直管道中，管道的耐压等级为PN40（参见三之3）。声级计放在调节阀出口法兰的平面内，距管道外壁1米处。计算的结果，即为该情况下的声级。 三、噪声估算公式 1、适用于液体调节阀噪声的估算公式 当介质为液体，在调节阀前后的差压（P=P1-P2）增大

4、到某一数值的时候，便会由于出现闪蒸、空化现象，而使噪声的声级急剧上升。开始出现空化的点即称为临界点，它所对应的差压即称为临界差压。以此为界，可以把工作状态分成临界差压和亚临界两种，二者的噪声估算公式也不同。（1） 无空化的情况（XPZy） LA = 10LgKv+18Lg（P1-Pv）-5Lg+18Lg（XE/ZY）+40+LF （1） 式中：XF 液体的压力比，XF=P/（P1-Pv）=（P1-P2）/（P1-Pv）P 调节阀前后的压差，bar P1 阀前绝压barP2 阀后绝压，barPV 液体的蒸气压，绝压bar，水的蒸汽压示于图1 图1 水的蒸汽

5、压ZY 调节阀开度为Y时的Z值（见图2），它是用来说明是否发生空化的一个参数当P ZY（P1-PV）时无空化现象发生当P > ZY （P1-Pv）时有空化现象发生当P = ZY （P1-Pv）时开始产生空化现象，此差压称为临界差压，记为PK 图2 是否发生空化的ZYZ  由调节阀型号决定的阀门参数，其数值由阀门制造厂用图线或表格的形式提供； 常用调节阀的Z值如下：旋转球阀 0.10.2 蝶阀 0.150.25标准单座阀或双座阀 0.30.5低噪声阀 0.60.9Y  阀的开度，Y=KV/KVS；Kv

6、 阀的流通能力；KVS 阀的开度为100%（即最大流量）时的KV值，m³/h；LA 噪声的声级，dB(A)；  液体的密度，kg/m³，水的密度示于图3 图3 水的密度LF 由调节阀型号和阀的开度时的压力比XF决定的校正量。它反映了调节阀的声学特性，dB(A)标准单座阀或双痤阀的LF=0时，低噪声调节阀的LF曲线由制造厂提供（如图4）。 图4 低噪声调节阀的声级校正量LF（2）有空化的情况（XF>ZY） LA = 10LgKv+18Lg（P1-Pv）-5Lg+29Lg（XF-ZY）（268+38ZY）（XF-ZY）0.

7、935+40+LF （2） 式中各符号的意义全部同前。对应于最大声级的差压比记为XFM，当其值可按下式计算:XFm=0.48 + 0.72 ZY （3） 若以XFM取代式(1)、(2)的XF，则即可取最大声级LAM。 2、适用于气体和蒸汽调节阀噪声的公式 LA = 14LgKv+18LgP1+5LgT1- 5Lg+20Lg（P1/P2）+52+LG （4） 式中： LA 噪声的声级，dB(A)；KV 阀的流通能力；P1 阀前绝压，bar；P2 阀后绝压，bar；T1  阀前流体的温度，oK 流体的密度（气体取标准状态下的密度 N，水蒸

8、汽取），kg/m³；LG 由调节阀型号和阀的开度时的压力比X=（P1-P2）/P1决定的校正量，dB(A)； 标准单座阀和双座阀的LG小到可以忽略不计，低噪音调节阀LG曲线由制造厂提供（例如图5）。 图5 低噪声调节阀的声级校正量LG与管壁厚度S有关的校正量RM。 在上述式（1）、（2）和（4）中，实际上包含着一个压力额定值为PN40的管道平均衰减量，如果实际使用的管道之压力额定值不是PN40，那么在计算噪声的声级时，在式（1）、（2）和（4）中就应再加上校正量RM一项进行修正。 RM可以用下式计算： Rm=10Lg(S40/S) （5） 式中： RM

9、与管壁厚度S有关的校正量，dB(A)S40  PN40的管壁厚度，mmS  实际使用的管壁厚度，mm西德成批生产的钢管，其RM值如下表所示：与管壁厚度S有关的校正量RM管径DN(mm）25405080100150200250300400500管壁厚度S(mm)00-0-0-0-0-0-0-010-11-0-016-20-25-30-4.估算方法的使用范围及结果的精确度 （1）该估算方法只考虑了在封闭管道系统中的流体动力学噪声，而并不包括调节阀内部可动部件产生的响声，以及在固体材料中传播的声音，或由于某种原因反射和共振造成的声音放大效应。（2）当测试条件与标准化试验方案有差别

10、时，则应按DIN 458635 BLatt 1进行修正。 （3）调节阀出口处以及管道中的流速不应超过下列极限值： 液体 或 10式中： 流速，m/s；其余符号意义同前。 气体和蒸汽 0.3s 式中： s音速。 （4）1 < KV < 6000 0.01 < X或（X为气体或蒸汽的压力比）LA > 20dB(A)（5）声级的计算结果存在一个10dB（A）的偏差带。 5、计算举例 例1 已知 流体 水 流量 Q=90m³/h工作温度 t=120要求的KV值 KV=50 m³/h

11、0;入口压力（绝压） P1=7bar出口压力（绝压） P2=4 bar管道压力额定值 PN40计算采用西德SAMSON工厂生产的单座调节阀，口径为DN80，从工厂提供数据表中查得KVS=80 m³/h ，Z=0. 25。 （1）求出阀的开度；由及Z=0.25,从图2中查得； （2）由t=120 ,从图1中查得水的蒸汽压PV=2 bar； （3）求出压力比； （4）由t=120，从图3中查出水的密度=940kg/m³； （5）对于标准的单座调节阀LF=0； （6），即XF>ZY，该调节阀噪声的声级LA应采用式（2）计算： LA =

12、 10LgKv+18Lg（P1-Pv）-5Lg+29Lg（XF-ZY）（268+38ZY）（XF-ZY）0.935+40+LF = 10Lg50+18Lg（7-2）-5Lg940+292（）（）（）（A)例2 已知 流体 合成气 流量 Q=40000 m³/h 入口压力（绝压）P1=12.5bar出口压力（绝压）P2=2.5 bar入口温度 T1=393oK标准状态下密度 N=0.7 kg/m³ 要求的KV值KV= 200m³/h管道压力额定值PN40计算 采用西德SAMSON工厂生产的251型标准单座调节阀，口径

13、为DN150，从工厂提供的数据表中查出KVS=360m³/h；标准单座阀的校正量LG可以忽略不计，即LG0；则该项调节阀噪声的声级LA用式（4）计算如下： LA = 14LgKv+18LgP1+5LgT1- 5Lg+20Lg（P1/P2）+52+LG= 14Lg200+18Lg12.5+5Lg393- 5Lg0.7+20Lg（）（A） 四、声级的图解法 1、适用于液体调节阀噪声的图解法 液体调节阀噪声的声级LA可以表示为几项之和： LA = LAIF+LA2F+LA3+LF （6） 式中： LA1F 液体调节阀由（P1-PV）决定的声级（可由图

14、6查出），dB(A)；LA2F 液体调节阀由XF及ZY决定的声级（可由图7查出），dB(A)LA3 液体调节阀由决定的声级（可由图8查出）dB(A)LF 意义同前。  图6 液体调节阀由（P1-Pv）决定的声级LA1F 图7 液体调节阀由XF及ZY决定的声级LA2F 图8 液体调节阀由决定的声级LA前述之例1可应用图解法求解如下： （1）从图1查得t=120时，水的蒸汽压PV=2bar； （2）由P1- PV= 5bar及KV=50，从图6查得LA1F=53.5 dB(A)； （3）由P=P1- P2=7-4=3bar，及P1-PV=5 bar，从图7查

15、得；在图7上半部分，由及（参见原例1，系从图2中查出），即可查出LA2F=28 dB(A)（4）由t=120，从表3中查出水的密度=940kg/m³；再由图8查出LAB0.1dB(A)，该值很小，故可以忽略不计； （5）标准单座阀，LF=0； （6）该调节阀噪声的声级LA为： LA = LA1F + LA2F + LAS +LF= 53.5+28+0= 81.5 dB(A)结果与估算值81.7 dB(A) 相差无几。 2、适用于气体和蒸汽调节阀噪声的图解法 气体和蒸汽调节阀噪声的声级LA亦可以表示为几项之和： LA = LA1G+LA2G+LA4+LG （7） 式

16、中： LA1G气体和蒸汽调节阀由P1决定的声级（可由图9查出）dB(A)LA2G气体和蒸汽调节阀由X决定的声级（可由图10查出）dB(A)LA4气体和蒸汽调节阀由N决定的声级（可由图11查出）LG意义同前。 图9 气体和蒸汽调节阀由P1决定的声级LA1G 图10 气体和蒸汽调节阀由X决定的声级LA2G前述之例2可应用图解法求解如下： （1） 由及Kv= 200m³/h，从图9中可以查出LA1G=105dB(A)； （2） 由P=P1-P2=12.5-2.5=10bar及，从图10可查出压力比； 在图10上半部，由的垂线和曲线的交点，可

17、以查出LA2G=7dB(A)； （3）由及t=120（由393oK-273），从图11可查出LA4=2dB(A)； 图11 气体和蒸汽调节阀由N决定的声级LA（4）标准单座阀，LG=0； （5）该调节阀噪声的声级LA为： LA = LA1G+LA2G+LA4+LG = 105 + 2 +0= 114dB(A)结果与估算值114.6dB(A)亦相差无几。 参考文献1Translation of theNationalGermanpaperVDMA 24422 guidelineforthenoisecalculation;2 Sound level calculations for