調(diào)節(jié)閥噪音計(jì)算(△p=3bar的問(wèn)題).doc

調(diào)節(jié)閥噪音計(jì)算發(fā)布者：上海艾迪爾自控儀表有限公司 發(fā)布時(shí)間：2008年7月10日Audo look6.0下載一、前言 眾所周知，由于噪聲對(duì)人體的健康有害，因此，需要設(shè)法限制工業(yè)裝置所產(chǎn)生的噪聲的強(qiáng)度。1970年，美國(guó)職業(yè)保護(hù)和健康條例規(guī)定了工作場(chǎng)所的最大允許聲級(jí)：每天工作八小時(shí)的地方，聲級(jí)不允許超過(guò)90dB(A)；每天工作六小時(shí)的地方；聲級(jí)不允許超過(guò)92dB(A)等等。到目前為止，作為工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)的一個(gè)依據(jù)。 要設(shè)法限制噪聲，首先就要預(yù)先估計(jì)出可能產(chǎn)生的噪聲之強(qiáng)度。調(diào)節(jié)閥是煉油、化工等工業(yè)裝置中一個(gè)重要的噪聲源。因此，在設(shè)計(jì)中選用調(diào)節(jié)閥時(shí)，應(yīng)預(yù)先估算出它可能產(chǎn)生的噪聲之強(qiáng)度，以便采取相應(yīng)的措施。目前，我國(guó)對(duì)于調(diào)節(jié)閥噪聲的研究工作只是剛剛開(kāi)始，還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法。本文介紹西德機(jī)器制造業(yè)協(xié)會(huì)（VDMA）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)調(diào)節(jié)閥噪聲的估算，供大家參考。 二、噪聲計(jì)算中的幾個(gè)名詞術(shù)語(yǔ) 1、有效聲壓 有效聲壓是聲場(chǎng)中一點(diǎn)上的瞬時(shí)聲壓在一個(gè)周期內(nèi)的均方根值，故又稱(chēng)為均方根聲壓，簡(jiǎn)稱(chēng)聲壓，單位是dB(A)（即微巴）。 2、一個(gè)聲壓級(jí)（SPL） 一個(gè)聲音的聲壓級(jí)，等于這個(gè)聲音的聲壓和基準(zhǔn)聲壓之比的常用對(duì)數(shù)值再乘以20，即 SPL=20lg P/P0式中： P 有效聲壓，bar；P0 基準(zhǔn)聲壓，在聽(tīng)覺(jué)量度或空氣中聲級(jí)量度中，取P0=210-4 bar；SPL 聲壓級(jí)，dB3、聲級(jí) 聲級(jí)是指位于聲場(chǎng)中的某一點(diǎn)上，在整個(gè)可以聽(tīng)得見(jiàn)的頻率范圍內(nèi)和在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，頻率加權(quán)的聲壓級(jí)。聲級(jí)是用來(lái)衡量噪聲大小的一個(gè)基本量。A聲級(jí)是以聲級(jí)計(jì)的A網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)，單位是dB(A)，稱(chēng)為分貝A加權(quán)（Decibel A-wighting）。 本文所介紹的計(jì)算方法，系基于已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)方案之試驗(yàn)結(jié)果。在這和標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)方案里，調(diào)節(jié)閥裝在各向同性的、均勻聲場(chǎng)內(nèi)的直管道中，管道的耐壓等級(jí)為PN40（參見(jiàn)三之3）。聲級(jí)計(jì)放在調(diào)節(jié)閥出口法蘭的平面內(nèi)，距管道外壁1米處。計(jì)算的結(jié)果，即為該情況下的聲級(jí)。 三、噪聲估算公式 1、適用于液體調(diào)節(jié)閥噪聲的估算公式 當(dāng)介質(zhì)為液體，在調(diào)節(jié)閥前后的差壓（P=P1-P2）增大到某一數(shù)值的時(shí)候，便會(huì)由于出現(xiàn)閃蒸、空化現(xiàn)象，而使噪聲的聲級(jí)急劇上升。開(kāi)始出現(xiàn)空化的點(diǎn)即稱(chēng)為臨界點(diǎn)，它所對(duì)應(yīng)的差壓即稱(chēng)為臨界差壓。以此為界，可以把工作狀態(tài)分成臨界差壓和亞臨界兩種，二者的噪聲估算公式也不同。（1）無(wú)空化的情況（XPZy） LA = 10LgKv+18Lg（P1-Pv）-5Lg+18Lg（XE/ZY）+40+LF（1） 式中：XF 液體的壓力比，XF=P/（P1-Pv）=（P1-P2）/（P1-Pv）P 調(diào)節(jié)閥前后的壓差，barP1 閥前絕壓barP2 閥后絕壓，barPV 液體的蒸氣壓，絕壓bar，水的蒸汽壓示于圖1圖1 水的蒸汽壓ZY 調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為Y時(shí)的Z值（見(jiàn)圖2），它是用來(lái)說(shuō)明是否發(fā)生空化的一個(gè)參數(shù)當(dāng)P ZY（P1-PV）時(shí)無(wú)空化現(xiàn)象發(fā)生當(dāng)P ZY （P1-Pv）時(shí)有空化現(xiàn)象發(fā)生當(dāng)P = ZY （P1-Pv）時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生空化現(xiàn)象，此差壓稱(chēng)為臨界差壓，記為PK圖2是否發(fā)生空化的ZYZ 由調(diào)節(jié)閥型號(hào)決定的閥門(mén)參數(shù)，其數(shù)值由閥門(mén)制造廠(chǎng)用圖線(xiàn)或表格的形式提供； 常用調(diào)節(jié)閥的Z值如下：旋轉(zhuǎn)球閥0.10.2蝶閥0.150.25標(biāo)準(zhǔn)單座閥或雙座閥0.30.5低噪聲閥0.60.9Y 閥的開(kāi)度，Y=KV/KVS；Kv 閥的流通能力；KVS閥的開(kāi)度為100%（即最大流量）時(shí)的KV值，m/h；LA 噪聲的聲級(jí)，dB(A)； 液體的密度，kg/m，水的密度示于圖3圖3水的密度LF 由調(diào)節(jié)閥型號(hào)和閥的開(kāi)度Y=0.75時(shí)的壓力比XF決定的校正量。它反映了調(diào)節(jié)閥的聲學(xué)特性，dB(A)標(biāo)準(zhǔn)單座閥或雙痤閥的LF=0時(shí)，低噪聲調(diào)節(jié)閥的LF曲線(xiàn)由制造廠(chǎng)提供（如圖4）。圖4 低噪聲調(diào)節(jié)閥的聲級(jí)校正量LF（2）有空化的情況（XFZY） LA = 10LgKv+18Lg（P1-Pv）-5Lg+29Lg（XF-ZY）0.75-（268+38ZY）（XF-ZY）0.935+40+LF（2） 式中各符號(hào)的意義全部同前。對(duì)應(yīng)于最大聲級(jí)的差壓比記為XFM，當(dāng)XFM1.0其值可按下式計(jì)算:XFm=0.48 + 0.72 ZY（3）若以XFM取代式(1)、(2)的XF，則即可取最大聲級(jí)LAM。 2、適用于氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥噪聲的公式 LA = 14LgKv+18LgP1+5LgT1- 5Lg+20Lg（P1/P2）+52+LG（4） 式中： LA 噪聲的聲級(jí)，dB(A)；KV 閥的流通能力；P1 閥前絕壓，bar；P2 閥后絕壓，bar；T1 閥前流體的溫度，oK 流體的密度（氣體取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度N，水蒸汽取0.8），kg/m；LG 由調(diào)節(jié)閥型號(hào)和閥的開(kāi)度Y=0.75時(shí)的壓力比X=（P1-P2）/P1決定的校正量，dB(A)； 標(biāo)準(zhǔn)單座閥和雙座閥的LG小到可以忽略不計(jì)，低噪音調(diào)節(jié)閥LG曲線(xiàn)由制造廠(chǎng)提供（例如圖5）。圖5低噪聲調(diào)節(jié)閥的聲級(jí)校正量LG與管壁厚度S有關(guān)的校正量RM。 在上述式（1）、（2）和（4）中，實(shí)際上包含著一個(gè)壓力額定值為PN40的管道平均衰減量，如果實(shí)際使用的管道之壓力額定值不是PN40，那么在計(jì)算噪聲的聲級(jí)時(shí)，在式（1）、（2）和（4）中就應(yīng)再加上校正量RM一項(xiàng)進(jìn)行修正。 RM可以用下式計(jì)算： Rm=10Lg(S40/S)（5） 式中： RM 與管壁厚度S有關(guān)的校正量，dB(A)S40 PN40的管壁厚度，mmS 實(shí)際使用的管壁厚度，mm西德成批生產(chǎn)的鋼管，其RM值如下表所示：與管壁厚度S有關(guān)的校正量RM管徑DN(mm）25405080100150200250300400500管壁厚度S(mm)2.600-2.9-0.5-0.50-3.2-1.0-1.0-0.50-3.6-1.5-1.5-1.0-0.50-4.0-2.0-2.0-1.5-1.0-0.5-4.5-2.5-2.5-2.0-1.5-1.00-5.6-3.5-3.0-3.0-2.0-2.0-1.00.51.0-6.3-4.0-3.5-3.5-2.5-2.5-1.500.51.0-7.1-4.0-4.0-3.0-3.0-2.0-0.500.52.0-8.0-4.5-4.5-3.5-3.5-2.5-1.0-0.501.52.510-5.0-5.5-4.0-4.5-3.5-2.0-1.0-1.00.51.511-5.0-5.0-4.0-2.5-2.0-1.501.012.5-5.5-5.5-4.5-3.0-2.5-2.0-0.50.514.2-6.0-6.0-5.0-3.5-3.0-2.5-1.0016-6.5-5.5-4.0-3.5-3.0-2.0-0.520-6.0-5.0-4.5-4.0-3.0-1.525-7.5-6.0-5.5-5.0-3.5-2.530-7.0-6.5-6.0-4.5-3.54.估算方法的使用范圍及結(jié)果的精確度 （1）該估算方法只考慮了在封閉管道系統(tǒng)中的流體動(dòng)力學(xué)噪聲，而并不包括調(diào)節(jié)閥內(nèi)部可動(dòng)部件產(chǎn)生的響聲，以及在固體材料中傳播的聲音，或由于某種原因反射和共振造成的聲音放大效應(yīng)。（2）當(dāng)測(cè)試條件與標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)方案有差別時(shí)，則應(yīng)按DIN458635BLatt 1進(jìn)行修正。 （3）調(diào)節(jié)閥出口處以及管道中的流速不應(yīng)超過(guò)下列極限值： 液體 或 10式中： 流速，m/s；其余符號(hào)意義同前。 氣體和蒸汽0.3s式中： s音速。 （4）1 KV 60000.01 X或XF 20dB(A)（5）聲級(jí)的計(jì)算結(jié)果存在一個(gè)10dB（A）的偏差帶。 5、計(jì)算舉例 例1 已知 流體 水 流量 Q=90m/h工作溫度t=120要求的KV值KV=50 m/h入口壓力（絕壓）P1=7bar出口壓力（絕壓）P2=4 bar管道壓力額定值PN40計(jì)算采用西德SAMSON工廠(chǎng)生產(chǎn)的單座調(diào)節(jié)閥，口徑為DN80，從工廠(chǎng)提供數(shù)據(jù)表中查得KVS=80 m/h ，Z=0. 25。 （1）求出閥的開(kāi)度Y=KV/KVS=50/80=0.625；由Y=0.625及Z=0.25,從圖2中查得ZY=0.28； （2）由t=120,從圖1中查得水的蒸汽壓PV=2 bar； （3）求出壓力比； （4）由t=120，從圖3中查出水的密度=940kg/m； （5）對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的單座調(diào)節(jié)閥LF=0； （6）XF=0.6，ZY=0.28，即XFZY，該調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級(jí)LA應(yīng)采用式（2）計(jì)算： LA = 10LgKv+18Lg（P1-Pv）-5Lg+29Lg（XF-ZY）0.75-（268+38ZY）（XF-ZY）0.935+40+LF= 10Lg50+18Lg（7-2）-5Lg940+292（0.6-0.28）0.75-（268+380.28）（0.6-0.28）0.935+40+0=17+12.6-14.9+124-97+40= 81.7dB（A)例2 已知 流體 合成氣 流量 Q=40000 m/h入口壓力（絕壓）P1=12.5bar出口壓力（絕壓）P2=2.5 bar入口溫度T1=393oK標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度N=0.7 kg/m要求的KV值KV= 200m/h管道壓力額定值PN40計(jì)算 采用西德SAMSON工廠(chǎng)生產(chǎn)的251型標(biāo)準(zhǔn)單座調(diào)節(jié)閥，口徑為DN150，從工廠(chǎng)提供的數(shù)據(jù)表中查出KVS=360m/h；標(biāo)準(zhǔn)單座閥的校正量LG可以忽略不計(jì)，即LG0；則該項(xiàng)調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級(jí)LA用式（4）計(jì)算如下：LA = 14LgKv+18LgP1+5LgT1- 5Lg+20Lg（P1/P2）+52+LG= 14Lg200+18Lg12.5+5Lg393- 5Lg0.7+20Lg（12.5/2.5）+52+0= 32.2+19.8+13+0.775-3.12+52= 114.6dB（A） 四、聲級(jí)的圖解法 1、適用于液體調(diào)節(jié)閥噪聲的圖解法 液體調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級(jí)LA可以表示為幾項(xiàng)之和：LA = LAIF+LA2F+LA3+LF（6）式中： LA1F 液體調(diào)節(jié)閥由（P1-PV）決定的聲級(jí)（可由圖6查出），dB(A)；LA2F 液體調(diào)節(jié)閥由XF及ZY決定的聲級(jí)（可由圖7查出），dB(A)LA3 液體調(diào)節(jié)閥由決定的聲級(jí)（可由圖8查出）dB(A)LF 意義同前。圖6 液體調(diào)節(jié)閥由（P1-Pv）決定的聲級(jí)LA1F圖7 液體調(diào)節(jié)閥由XF及ZY決定的聲級(jí)LA2F圖8 液體調(diào)節(jié)閥由決定的聲級(jí)LA前述之例1可應(yīng)用圖解法求解如下： （1）從圖1查得t=120時(shí)，水的蒸汽壓PV=2bar； （2）由P1- PV= 5bar及KV=50，從圖6查得LA1F=53.5 dB(A)； （3）由P=P1- P2=7-4=3bar，及P1-PV=5 bar，從圖7查得XF=0.6；在圖7上半部分，由XF=0.6及ZY=0.28（參見(jiàn)原例1，系從圖2中查出），即可查出LA2F=28 dB(A)（4）由t=120，從表3中查出水的密度=940kg/m；再由圖8查出LAB0.1dB(A)，該值很小，故可以忽略不計(jì)； （5）標(biāo)準(zhǔn)單座閥，LF=0； （6）該調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級(jí)LA為： LA= LA1F + LA2F + LAS +LF= 53.5+28+0= 81.5 dB(A)結(jié)果與估算值81.7 dB(A) 相差無(wú)幾。 2、適用于氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥噪聲的圖解法 氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級(jí)LA亦可以表示為幾項(xiàng)之和： LA = LA1G+LA2G+LA4+LG（7） 式中： LA1G氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由P1決定的聲級(jí)（可由圖9查出）dB(A)LA2G氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由X決定的聲級(jí)（可由圖10查出）dB(A)LA4氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由N決定的聲級(jí)（可由圖11查出）LG意義同前。圖9 氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由P1決定的聲級(jí)LA1G圖10氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由X決定的聲級(jí)LA2G前述之例2可應(yīng)用圖解法求解如下： （1）由P1=12.5bar及Kv= 200m/h，從圖9中可以查出LA1G=105dB(A)； （2）由P=P1-P2=12.5-2.5=10bar及P1=12.5bar，從圖10可查出壓力比X0.8； 在圖10上半部，由X=0.8的垂線(xiàn)和曲線(xiàn)的交點(diǎn)，可以查出LA2G=7dB(A)； （3）由N=0.7kg/m3及t=120（由393oK-273），從圖11可查出LA4=2dB(A)；圖11 氣體和蒸汽調(diào)節(jié)閥由N決定的聲級(jí)LA（4）標(biāo)準(zhǔn)單座閥，LG=0； （5）該調(diào)節(jié)閥噪聲的聲級(jí)LA為： LA = LA1G+LA2G+LA4+LG= 105 + 2 +0= 114dB(A)結(jié)果與估算值114.6dB(A)亦相差無(wú)幾。 參考文獻(xiàn)1Translation of theNationalGermanpaperVDMA24422guideli