Аддитивное производство InTech APR23: более тихие регулирующие клапаны

Jul 21, 2023

Распространение ваших файлов cookie помогает нам улучшить функциональность сайта и оптимизировать ваш опыт. Нажмите здесь, чтобы прочитать нашу политику использования файлов cookie.

Шум регулирующего клапана является проблемой на многих предприятиях. Звук создается за счет очень высоких перепадов давления на клапане, что создает высокие скорости пара, когда жидкость движется через суженные каналы в корпусе клапана. Аэродинамический шум сильно зависит от скорости газа, поэтому в системах с высоким расходом и высоким перепадом давления очень быстро достигается оглушительный уровень шума. Этот тип шума может повредить слух и со временем привести к разрушению трубок, чувствительного оборудования, близлежащих трубопроводных соединений и компонентов клапанов.

Для решения этой проблемы исторически использовались конструкции с малошумными триммерами, но решения такого типа обычно являются дорогостоящими и значительно снижают пропускную способность. Однако методы аддитивного производства (3D-печать сплавами) открыли целый ряд новых возможностей в решениях по снижению шума. В этой статье описываются новые конструкции, которые были недавно представлены или станут доступны в ближайшие несколько месяцев.

Заводы полны источников громкого шума, включая крупногабаритное оборудование, технологические вентиляционные отверстия и поршневые насосы. Многие из этих звуков являются точечными источниками (рис. 1А), и уровни звука падают пропорционально квадрату расстояния. Регулирующие клапаны являются еще одним распространенным источником звука в промышленных условиях, но в этом случае звук фактически исходит как от клапана, так и от трубы, создавая линейный источник, когда выходная труба достаточно длинна (рис. 1B). В то время как точечный источник теряет интенсивность звука пропорционально квадрату расстояния, линейный источник снижает интенсивность прямо пропорционально расстоянию, поэтому он имеет тенденцию создавать более серьезные проблемы для персонала станции.

К распространенным причинам шума, создаваемого регулирующим клапаном, относятся механическая вибрация внутренних компонентов, аэродинамический шум от турбулентного потока газа и гидродинамический шум от кавитации. Звук снаружи трубы представляет угрозу для слуха на уровне выше 85 дБА, а уровни выше 110 дБА могут повредить компоненты клапана и прилегающие трубопроводные соединения, и поэтому его следует избегать (рис. 2).

Обычно существует два способа решения этой проблемы: либо ограничить путь прохождения звука, чтобы звук не мог попасть в окружающую среду, либо устранить генерацию звука в источнике. В решениях для прохождения звука обычно используются толстые трубы, тяжелая изоляция и/или акустические покрытия для блокировки шума. Они работают хорошо и стоят недорого, но у этих решений есть ограничения.

Достижимое снижение шума обычно несколько ограничено, и эти методы имеют тенденцию становиться менее эффективными с течением времени, поскольку изоляция разрушается, а акустические покрытия снимаются во время технического обслуживания и не устанавливаются повторно. Независимо от того, насколько хорошо они работают, решения для звуковых путей не решают фундаментальную проблему уровня звука, превышающего 110 дБА, который может привести к повреждению оборудования.

Стандартным решением проблемы шума регулирующего клапана является установка бесшумных триммеров клапана для снижения уровня шума в источнике. Эти конструкции обычно разбивают поток на несколько путей или допускают меньшие перепады давления на нескольких ступенях, чтобы уменьшить общую скорость потока и снизить общий уровень шума. Эта технология также работает хорошо, но и у нее есть ограничения:

Тримы с низким уровнем шума имеют тенденцию значительно ограничивать пропускную способность клапана, требуя, чтобы корпуса клапанов большего размера пропускали тот же расход.

Тримы с низким уровнем шума обычно намного дороже стандартных тримов клапанов, поскольку для изготовления этих конструкций требуется сложная механическая обработка.

Малошумные тримы часто имеют ограниченное применение для поворотных клапанов.

С появлением аддитивного производства ситуация в области решений по снижению шума регулирующих клапанов кардинально изменилась, поскольку теперь стало возможным быстро и экономично создавать очень сложные конфигурации триммеров.

Эта недавняя возможность стимулировала появление новых решений по снижению шума, которые позволяют достичь очень высокого уровня снижения шума при сохранении высокой пропускной способности.