调节阀的噪声预测

空气动力噪声

工业领导者们 都 使 用 国际电工委员会标 准：IEC 534-8-3：工业过程控制阀－第 8 部分：关于噪声的考虑－第 3 节：控制阀 空气动力噪声预测方法。这种方法由热动 力学与空气动力学的综合理论以及一些经 验的信息 组成。只要根据阀门的可测量的 几何形状和作用于阀门工况条件，这种方 法就可以对阀门进行噪声预测。针对每 一 种阀门型式和口径的特定的经验数据是不 需要的。因为这是一种对阀门噪声预测的 纯粹的分析方式， IEC 方法允许 客观地评 价其它噪声预测方法。

该方法把对噪声的预测定义为五个基本 步骤：

1－计算缩流断面处过程里的总流束功率我 们所考虑的噪声是由阀门在缩流断面处及其下游产生的。如果由于缩流断面节流而损耗 的总功率能够计算出来，那么余下的小部分 也就是噪声功率就能够确定。由于功率是能 量对时间的比率，所以就可以使用一个类似 于计算动能的公式。动能公式为 1/2mv2，式 中的 m 是质量，v 是速度。如果将质量用质 量流量来替代，那么公式计算的就是功率。 速度就缩流断面处的速度，且可以用热动力 学第一定律的能量公式来计算。

2－确定总功率中的声音功率。该方法考虑 作用于阀门的工艺条件以确定阀门里特定 的噪声产生机理。根据缩流断面处压力和 下游压力的关系，定义了五种情况。对每种 情况，都定义和计算了声效。这种声效决定 了在第 1 步中计算出的总流束功率中的一 小部分，即噪声功率。在设计一个静音阀门 时，较低的声效是其中的目标之一。

3 －将声音功率转换成声压。IEC 预测噪声 方法的最终目的是确定阀门以外人们听觉 会触及的某一参考点处的声压等级。第2步 提供的声音功率是不可以直接测量的。而 声压是可以测量的，因此在大多数情况下 成为默认的噪声表示方法。从声音功率到 声压的转化使用了基本的声学理论。

4 －考虑管道壁的传递损失并重新计算管 道周围的声压。第 1 至 3 步涉及到管道内噪 声产生的过程。有时候这是我们的兴趣所 在，但是管道外面的噪声等级是我们的主 要考虑因素。这一方法必须考虑到随着参 考位置从管道内部移到管道的外部时噪声

的变化。管道壁由于其材料、尺寸和形状而 有不同的物理特性，它们决定了声音通过 管道传输的程度。管道内流体产生的噪声 会与内管壁互相作用，引起管壁振动。这种 振动会通过管壁传输到管道外壁，管道外 壁然后与空气相互作 用而产生声波。噪声 传输的这三个步骤取决于声效。这种方法 通过确定阀门噪声频普的峰频来表示阀门 的噪声频率。该方法也确定作为频率的一 个函数的管道传输损失。该方法然后比较 管道内部噪声频普和传输损失频普，以确 定管壁会减少多少外部声压。

5 －考虑距离，并计算在观察者处的声压。 步骤4提供管道外表处的外部声压等级。基 本声学原理可再次用来计算观察者处的声 压等级。在任何给定的情况下，声音功率是 恒定的，但相关的声压等级会随着声音功 率扩散的面积而变化。当观察者离管壁越 远，声音功率传输的总面积也会增加。这将 导致声压等级的降低。

调节阀的噪声预测

液体动力噪声

值得注意的流体动力噪音通常与气蚀有关。 对这种声音的传统的描述是石子在管道内 流动。把液体动力噪声与气蚀联系起来可 以在今天的各种各样的噪声预测方法里找 到。这些方法考虑流体在非阻塞流情况下 噪声的特点以及在阻塞气蚀流情况下噪声 的特点。有很多流体是两相混合物的情况。这些情 况包括阀门入口处的气液两相流体、闪蒸

流体以及由于节流作用而展示出气化的流体。对于这些情况的噪声预测方法还没有 完整地建立。试验结果和对已安装的多相 系统的现场调查表明，这些噪音等级对整 个工厂的噪音等级并无贡献，或者没有超 过工人所处环境的噪音限制。