调节阀噪音的计算

调节阀噪音计算前言：
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。
台臣调节阀噪音的预算：
可压缩流体噪音的预算可根据流体条件、管道规格、调节阀型式等参数来预算出距离调节阀出口1m，管道表面1m处所产生可压缩流体的噪音值。
调节阀其计算方法如下所述：
1）调节阀计算中所需的参数
a、阀型式（HCN、HCB等）
b、公称通径×阀座直径（额定Cv值）
c、流体名称
d、计算条件下的流量（*注）
e、计算条件下的入口、出口压力（*注）
f、计算条件下的压差（*注）
g、流体温度
h、流体的比重或过热温度
i、出口管到道的口径及壁厚（t）（配管直径）
注：计算条件有最大、正常、最小值等，应分别进行计算。
2）调节阀噪音的预算公式
SPL=SPL△P+SPLCV+SPLV+SPL(t2/D)
SPL：调节阀噪音声压级（dBA）
SPL△P：调节阀两端压差引起的噪音声压级（dBA）（参考图1）
SPLCV：调节阀流量噪音声压修正值（参考图2）
SPLV：调节阀结构型式噪音声压级修正值（参考图3、4）
SPL(t2/D)：配管噪音声压级修正值（参考图5、表1）
3）调节阀计算顺序
a）确定阀的型式
b）根据流体条件计算Cv值，确定连接口径（确定额定Cv值）---------------------------①
c）根据阀工作时流体条件计算Cv值---------------------------------------------------②
d）用①②计算出L= ×100
e）计算△P/P1（△P：阀压差kgf/c㎡；P1：进口绝对压力kgf/c㎡）
f）求出SPL△P----------------------------------------------------------------用△P从图1
求出SPLCV-----------------------------------------------------------------用Cv值从图2
求出SPLV------------------------------------------------------------用△P/P1从图3或图4
求出SPL(t2/D)------------------------------------用配管直径、壁厚（或口径）从图5或表1
g）对f项各值求和。
注：阀体口径额定Cv并非选定的额定Cv值，而是连接口径下所具有的最大Cv值。
调节阀噪音的预算：

调节阀结构型式噪音声压级修正值（ANSI900～2500）
表1  出口侧管道的噪音衰减值SPL

公称通径	出口配管管壁厚号（Sch.No）								XS	XXS	SGP
	20	30	40	60	80	100	120	160
25			-2		-7			-13			-1
40			0		-5			-12	-6	-17	1
50			2		-4			-12	-4	-16	2
65			-1		-6			-12	-6	-18	2
80			-1		-6			-13	-6	-18	4
100			0		-6		-10	-14	-6	-18	5
125			1		-6		-11	-15	-6	-18	7
150			1		-7		-11	-15	-7	-18	7
200	5	3	2	-3	-7	-8	-13	-17	-7	-16	7
250	7	3	1	-5	-8	-11	-11	-19	-5		7
300	9	4	0	-7	-9	-15	-15	-20	-3		7

SGP：为标准气体管道。
2 调节阀噪音预算的计算实例
（1）调节阀 计算实例-1
［流体条件］                                               ［预算噪音］
 流体名称：空气                                             SPL△P=97dB﹒A（△P=8kg/cm2---- 图1）
 流体压力：进口压力P1=16 kgf/cm2（A）     SPLcv=2dB﹒A（Cv=200---------  图2）
                出口压力P2=8 kgf/cm2（A）        SPLv=-5dB﹒A
                阀压差△P=8 kgf/cm2                               （L=（200/300）*100=62-- 图3）
                计算Cv值=200                                          （△P/P1=8/16=0.5）
［调节阀技术参数］                                      SPL(t2/D)=-7dB﹒A（6B Sch.80----表1）
阀型式：HCN 低噪音笼式调节阀
阀通径：6B X 6B （CV=330）                       如果使用HCB压力平衡笼式调节阀：
出口配管：6B Sch﹒80                                  SPLv=+7dB﹒A（△P/P1=0.5-------- 图1）
                                                                    ∴SPL=97+2+7-7=99 dB．A
（2） 调节阀计算实例-2
［流体条件］                                                   ［预算噪音］
流体名称：空气                                                 SPL△P=111dB﹒A（△P= 45fkg/cm2--- 图1）
流体压力：进口压力P1=100 kgf/cm2（A）       SPLcv=2.5dB﹒A（Cv=220---------  图2）
                出口压力P2=55 kgf/cm2（A）          SPLv= -7 dB﹒A
                阀压差△P= 45 kgf/cm2                                 （L=（220/365）*100=60 -- 图3）
                计算Cv值=220                                                （△P/P1=45/100 = 0.45          ）
［调节阀技术参数］                                           SPL(t2/D)= 17dB﹒A（6B Sch.160----表1）
阀型式：VDN 高压低噪音笼式双座调节阀
(ANSI1500)
阀通径：8B X 8B （CV=365）                            ∴SPL=111+2.5-7-17=89.5 dB．A
出口配管：6B Sch﹒160                                       如果使用HPC高压压力平衡笼式阀(ANSI1500)
                                                                          SPLv= +6 dB﹒A（△P/P1 = 0.45 ------ 图4）
                                                                         ∴SPL=111+2.5+6-17=102.5 dB．A
非压缩流体调节阀的噪音预算：
1  对非压缩流体的调节阀噪音值进行预算（因气蚀产生的噪音）
关于距离调节阀出口1m，管道表面1m处调节阀所产生非压缩流体的气蚀噪音值的计算公式如下所述。
（1）计算中所需的参数：
a、阀型式
b、调节阀的节流直径（额定Cv值）
c、流体名称
d、计算条件下的流量（*注）
e、计算条件下的入口、出口压力（*注）
f、计算条件下的压差（*注）
g、流体进口侧的温度
h、流体的比重
i、进口侧温度下的饱和蒸汽压
j、出口管道的口径及配管管道号
注：计算条件有最大、正常、最小值等，应分别进行计算。
（3） 噪音的预算公式
SPL=SPL△P+SPLcv+SPLP1+SPLv+SPLt  其中
SPL=调节阀噪音的预算值（dB﹒A）
SPL△P=根据调节阀前后压差所整理出来的值（参照图6）
SPLcv =根据CV值所整理出来的值（参照图7）
SPLP1 =根据阀进口侧压力所整理出来的值（参照图8）
SPLv =根据调节阀的型式、流量特性及气蚀系数所产生的修正值。
［HLS、HTS、HPS、VST（参照图10），（HCB、HPC、VDC参照图9）］SPLt =由于出口侧配管壁厚所产生的噪音衰减效果（参照表2）    

图6        调节阀基准噪音声压级
                                                      图7  流量系数噪音声压级的修正值

图8  调节阀进口侧压力噪音声压级的修正值

（4） 计算顺序
a） 确定调节阀的型式。 
b） 根据流体参数计算出Cv值，确定出调节阀的口径。（确定出调节阀所定口径下的额定Cv值）
c） 计算出各使用条件下的Cv值。
d） 计算出气蚀系数   由K=△P/（P1-Pv）来计算。
e） 计算出SPL△P ----------------- 用△P从图6
计算出SPLcv ------------------ 用Cv从图7
计算出SPLP1 ---------------------  用P1从图8
计算出SPLv ------------------- HCB、HPC、VDC场合从图9，HLS、HTS、HPS、VST的场合从图10
计算出SPLt ------------------- 用表2求得
△P：调节阀压差   kgf/cm2
P1：进口侧压力    kgf/cm2（A）
Pv：进口侧温度下的饱和蒸汽压力   kg/cm2（A）
f） 加出（e）项的计算值。
2 预算噪音的计算实例
［流体条件］                                                  ［预算噪音］
流体名称：水                                                   a）HCB的场合
流体压力：进口压力P1=10 kgf/cm2（A）         SPL△P=59Db（△P=△P=4kgf/cm2 -----  图6）
                出口压力P2=6  kgf/cm2（A）           SPLcv= 23dB（CV=211 -------------  图7）
                阀压差 △P= 4kg/cm2                        SPLp1=-6 dB（P1=10 kgf/cm2（A）--- 图8）
                流体温度：100OC                              SPLv = 3.5dB
              （饱和蒸汽压：1kgf/cm2 abs）           （△P/（P1-P2）=4/（10-1）=0.45-------- 图9）
               计算Cv值：211                                    SPLt=0 dB（6B Sch﹒40 ------------ 表2）                 
                                                                        ∴SPL=59+23-6+3.5+0=79.5 dB．A
［调节阀其他技术参数］
阀型式：HCB 压力平衡笼式调节阀                   b）HTS的场合
阀口径：6B X 6B                                            SPLv = 7.5dB（△P/（P1-P2）=0.45 ---- 图10）
阀特性：等百分比                                
出口侧配管：6B Sch.40                                ∴SPL=59+23-6+7.5+0=83.5 dB．A

（气蚀系数）
图9  调节阀气蚀系数的噪音修正值（HCB、HPC、VDC场合）

	（气蚀系数）

图10  调节阀气蚀系数的噪音修正值（HLS、HTS、HPS、VST场合）
表2  出口配管的噪音衰减（dB）

管道尺寸	出口配管壁厚号
（B）
	SCH40	SCH80	SCH150
1	0	0	-2
1 1/2	0	0	-2
2	0	0	-2
2 1/2	0	0	-2
3	0	0	-2
4	0	-2.5	-5
6	0	-2.5	-5
8	0	-2.5	-5
10	0	-3	-7
12	0	-3	-7
14	0	-3	-7
16	0	-3	-7