针对压缩机在工业生产过程中的重要性，分析压缩机防喘振阀门打开时产生的噪音类型，分析其产生原因，通过对噪音的介绍，选择合适的阀门结构型式，最大程度上降低压缩机配套阀门的噪音。
标签：喘振 防喘振阀 噪音 低噪音阀门
压缩机在现代的各行各业中都扮演着重要的角，它把低压气体转换成高压气体，为各种相关的设备提供动力，在采矿、冶金、化工、医疗、食品等行业中，压缩机是必不可少的关键设备。 1 压缩机的喘振及其危害
当压缩机的流量减少时，随着旋转失速的产生，压缩机的气体流量和排气压力周期性的低频率、大幅度的波动，引起机器的强烈振动，这种现象就是压缩机的喘振[1]。当压缩机出现喘振时，极易出现流体倒流的现象，为了避免出现喘振的工况，一般是把防喘振阀打开，使流体回流到压缩机入口，让压缩机的最小工作流量始终大于喘振的最小极限流量。当压缩机的 流量出现大的波动，都会导致压缩机的性能会出现很大的变化，喘振就是导致出现这种工况的罪魁祸首之一。大量回流流体在通过防喘振阀门时，导致防喘振阀出现噪音，尤其是在大压差的透平压缩机组上面防喘振阀门的噪音会更大。导致防喘振阀门产生噪音的主要是喷射噪音、涡流噪音、激波噪音，下面将阐述阀门的这三种噪音以及产生的原因。
1.1 喷射噪音 当气流从管口高速喷射出来与周围静止的气流发生强烈的混合而发生的噪音[2]，在压缩机组中，当压缩机发生喘振的时候，需要大量的气体回流来降低喘振的发生机率，防喘振阀快速开启，由于阀门下游的压力比较小，在阀芯的节流口喷射出的气流与下游静止的流体碰撞的时候，这时的流体的流速会达到最大，会把大量的气体卷进去，从而形成一股喘流很大的喷射噪音。阀内件在受到喷射流体的冲击后，由于套筒和阀芯、阀杆和导向套的间隙，阀内件会发生刚性的碰撞，喷射噪音和金属的振动噪音的叠加，噪音会更加厉害。如图1所示：高速的气体喷射到阀内件表面，导致阀内件随着气体的压力波动而产生振动。
1.2 涡流噪音 当气体流经障碍物时，由于气体分子粘滞摩擦力的影响，具有一定速度的气流与障碍物背后相对静止的气流相互运动作用下，在障碍物的下游形成带有涡流的气流，
这些涡流不断形成又不断脱落，每一个涡流的中心的压强低于周围流体的压强，每当一个涡旋脱落时，喘动气流会出现，气体压强跳变[2]，这些喘动的气流通过障碍物的传递，当达到一定程度时，就会出现喘流噪音。如图2[3]所示。在阀门中也会出现这一现象，当高压气体进入阀体内部，尤其是经过阀芯和套筒的节流孔时，套筒内部的气压低于套筒外部的压强，气体在套筒内部形成涡旋，喘动气流就会出现，气体压强出现跳变，当这些气体的跳变通过套筒、阀芯的传递，达到一定的强度时，就会出现涡流噪音。
1.3 激波噪音 激波也叫冲击波，类似于爆炸产生的冲击波一样，冲击波是一种压强极高的压缩波[2]，能够在流体中以波的形式传递，冲击波的传递速度大于声速，冲击波在传递过程中有能量的转换，特别是在压差大的透平式压缩机中，当阀前、阀后的压差超过临界压力的情况下最容易出现冲击波，气体在阀门打开的一瞬间，以超音速的速度冲向阀内件，在阀内件的表面，气体来不及流出去而突然被壓缩，形成激波，激波的压强越大，速度越快，噪音越大。产生激波噪音的同时，也伴随着喷射噪音和涡流噪音，但比起激波噪音，喷射和涡流噪音对阀门的损坏已不是最主要的，激波对阀内件表面集中产生变形，并造成微小的局部损坏，随着材料的疲劳和流体的冲蚀，阀内件出现了冲蚀性的粗糙面，同时也伴着像金属击打的噪音。
通过下面的气体流速和噪音公式知道，流体阀后压力越小（流体的压差越大）和流速对阀门的噪音的影响越大，速度越大，噪音越大，压差越大、噪音也越大。
流速M=■
噪音SL=10Lg■SLg
式中：M——流体流速（马赫数）;SL——流体噪音（分贝）;Q——流体流量（标准米2/小时）;G——流体比重;T——绝对温度（K）;P2——阀后压力（巴绝压）;d——阀门出口直径（mm）;D——下游管道直径（mm）;t——管道壁厚（mm）;SLg——气体特性系数。
2 降压降噪阀门类型
2.1 阀内件打孔的低噪音阀门 阀内件打孔的低噪音阀门，把笼式阀套筒上面的窗口改为小孔。当气体通过具有适当间隔的小孔时，能获得较小的喷射体积，降低机械能和声能之间的转换效率，有效的降低噪音。其次，较小的涡流产生的声波，具有较高的频率，而阀体对高频率声波的衰减作用较强，从而减小气体的噪音。为了获得好的降噪效果，阀门的套筒可以做成三层组合式的，每一层套筒可以降低10分贝左右的噪音，利用阀芯和套筒的小
孔将流体的动能在阀芯部件内部相互抵消，降低流体的流速，从而减小流体对阀内部件的冲击，降低阀门的噪音，它比普通的单座阀能降低15分贝左右的噪音，比笼式阀门降低10分贝左右噪音，但多层组合式的套筒的流通能力不会太大，如图3[4]、4所示的三级降噪器。
2.2 多级节流式阀门（图5） 它的阀芯是一种多级节流的阀芯，每一级阀芯都有导向，阀门稳定，阀门不会发生震动，流体通过曲折的通道，会产生很大的摩擦和压力损失，流体逐级降压，流体方向不断改变，产生很大的速度头损失，增加流阻，控制流速，从而防止阻塞流的发生，阀内件采用高压自密封结构，压差越大，密封性越好。阀芯的节流面和密封面分开，减小流体对阀芯面的冲刷磨损，从而降低噪音。阀芯表面有大缺口，流体中有微小的颗粒也不会堵塞，阀芯不会卡死。
2.3 迷宫式低噪音阀门 迷宫式套筒是由很多个冲压的芯片叠加在一起，经过钎焊而成的，芯片的结构如图6所示，图7的套筒是由很多个节流小件组成的，芯片的表面有很多弯曲的沟槽，弯曲的沟槽增加了流体的阻尼，当流体经过一系列狭窄的槽或者节流小孔时，曲折的90度的转角，截面积的逐渐增大，提供了膨胀的面积，增加了流体的摩擦损失，通过许
透平式压缩机多的槽和圆柱体小孔分级进行压力衰减，把流体的流速降下来，使流体的压降始终保持在临界压降之上，起到了多级降压的效果，流体的出口均匀的分布在套筒的内壁周围，使压降平均分布在套筒的周围，有效的控制了流体的流速，从而降低了噪音。
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上述三种类型的阀门是当前阀门行业中常见的降压降噪类型的阀门，但并不是全部，通常为了使阀门的噪音降到合理的范围内，也可以在阀门管道或压缩机管道的下游使用降噪板来降低流体的压力和流速，增加其频率，从而降低噪音。考虑到压缩机的特殊性和关键性，上述三类降压降噪的阀门是可取的，通过改变自身的结构来实现降噪的方式是比较容易实现的，也是性价比最高的。
参考文献：
[1]黄钟岳，王晓放.透平式压缩机[M].北京：化学工业出版社，2004：232.
[2]马大猷主编.噪音与振动工程技术手册[M].北京：机械工业出版社，2002.9：90-100.
[3]房汝洲主编.2006版新编调节阀设计及应用实务全书[M].北京：中国知识出版社，2006：1068-1077.
作者简介：武兴广（1986-），男，山西文水县人，助理工程师，本科，主要从事压缩机阀门的选型研究。
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