管道消音減壓閥減噪優(yōu)化研究.pdf

1、鋼鐵行業(yè)在冶煉鋼鐵時(shí)產(chǎn)生的尾氣在通過TRT裝置發(fā)電后依然含有較高壓力的依然可以加以利用的成分，此時(shí)氣體的主要成分為煤氣。高壓煤氣在經(jīng)過一系列普通閥門組的調(diào)節(jié)下可變成低壓煤氣繼續(xù)供普通居民區(qū)日常燃用。然而用于調(diào)節(jié)氣壓的普通閥門組在啟閉的瞬間產(chǎn)生高達(dá)95-140分貝的污染噪聲。眾所周知，噪聲已經(jīng)成為對人們的心理和生理都有著嚴(yán)重危害的重要污染物，已成為繼大氣污染，水污染之后的第三大公害。在普通閥門組外建造密閉消聲室的方法雖然能達(dá)到將噪聲的危害

2、控制在相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范所要求的噪聲范圍內(nèi)的目的，但卻耗費(fèi)了巨大的土地資源成本和建造成本。若是開發(fā)設(shè)計(jì)出一種兼有自由調(diào)節(jié)氣壓和降低噪聲功效的新型閥門—消音減壓閥，該新型消音減壓閥將會在節(jié)約資源、減排環(huán)保等方面有著廣闊的開發(fā)前景、巨大的使用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　通過對相關(guān)聲學(xué)基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)消音減壓閥噪聲主要源自啟閉過程中產(chǎn)生的機(jī)械噪聲和氣動噪聲，其中機(jī)械噪聲是閥門在啟閉時(shí)產(chǎn)生的，該噪聲主要是由于高速氣流對周圍固體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊

3、而使周圍腔體產(chǎn)生振動而發(fā)出的；氣動噪聲主要來自氣體流動時(shí)自身湍流而產(chǎn)生的。依據(jù)中科院聲學(xué)研究所馬大猷教授所提出的微穿孔板消聲減噪的理論，結(jié)合某實(shí)際工程案例的相關(guān)參數(shù)和某公司申請的應(yīng)用型發(fā)明專利，提出一種新型消音減壓閥的結(jié)構(gòu)形式。
　　在對該工程問題進(jìn)行深入地了解和剖析后，發(fā)現(xiàn)消音減壓閥在該管道工藝中起到煤氣流量及壓力調(diào)節(jié)的作用，必須要解決管道氣流流量大，管道口徑大，右端管道的氣流流量要可調(diào)，切斷時(shí)且需要有密封作用，左端和右端的壓力

4、差較大，極易產(chǎn)生噪聲等工作問題，其在負(fù)荷時(shí)工況為閥前壓力為210kPa,閥后壓力為19kPa,氣流量為300000m3/h，工作溫度為165-265℃。本文首先對消音減壓閥的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)后并繪出滿足管路系統(tǒng)要求的結(jié)構(gòu)示意圖和工程圖紙，其詳細(xì)設(shè)計(jì)尺寸分別為入口接管出口接管直徑為2020mm，厚度為18mm，微穿孔柱板內(nèi)徑為650mm，長度為600mm，厚度為10mm，閥前腔體直徑為3000mm，長度為500mm,閥后腔

5、體直徑為4000mm，長度為1200mm。然后通過采用有限元法對某一特定幾何尺寸下的消音減壓閥閥體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的有限元計(jì)算，獲得滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求下合適的微穿孔柱板半徑，柱板長度，柱板厚度，微穿孔柱板上微孔的孔徑，微穿孔排列形式等結(jié)構(gòu)方面的幾何尺寸。在此基礎(chǔ)之上，再對消音減壓閥進(jìn)行聲學(xué)性能模擬仿真，通過對比計(jì)算結(jié)果的聲壓級數(shù)值和實(shí)際的工業(yè)噪聲標(biāo)準(zhǔn)值，可得知：消音減壓閥在管路系統(tǒng)中產(chǎn)生的噪聲在相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所要求的范圍內(nèi)。
　　再者

6、，采用有限元方法中的流固耦合方法對消音減壓閥進(jìn)行聲學(xué)有限元分析計(jì)算，獲得消音減壓閥的聲學(xué)性能。在此流程之上，在改變微穿孔柱板的半徑后，對該消音減壓閥再次進(jìn)行聲學(xué)有限元分析，并對該計(jì)算結(jié)果和前面所得到的后處理結(jié)果進(jìn)行對比，可得知改變微穿孔柱板的半徑對消音減壓閥的減噪有一定程度的影響，增大微穿孔板的半徑可提高消音減壓閥的減噪效果。在改變微穿孔主板的長度后，對該消音減壓閥再次進(jìn)行聲學(xué)有限元分析，并對該結(jié)果和前面所得到的后處理結(jié)果進(jìn)行對比，可得

7、知改變微穿孔柱板的長度對消音減壓閥的減噪有一定程度的影響，增長微穿孔板的長度可提高消音減壓閥的減噪效果。
　　最后并將得到的聲學(xué)性能結(jié)果與實(shí)際多閥門組結(jié)合密閉消聲室的噪聲結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果表明：消音減壓閥在管路系統(tǒng)中調(diào)節(jié)流體壓力和降低噪聲方面有著更多明顯的優(yōu)勢。通過改變結(jié)構(gòu)的形式，主要采用改變微穿孔柱板的長度，半徑，微孔孔徑，微孔排列方式等手段來改變結(jié)構(gòu)的方式，分析不同結(jié)構(gòu)形式下的消音減壓閥的聲學(xué)性能，以選用合適的幾何結(jié)構(gòu)的尺寸以