Jak se vypořádat s hlukem v regulačních ventilech – zdroje hluku, způsoby eliminace

Hluk je integrálním faktorem spojeným s průtokem média ventilem. Hluk má nejen škodlivý vliv na lidské zdraví, ale je také odrazem negativních procesů probíhajících uvnitř ventilu, které snižují výkon ventilu až k havarijnímu poškození.

Provozní hluk ventilu může mít následující zdroje:

• Mechanický hluk;
• aerodynamický hluk;
• Hydrodynamický hluk.

Důvod mechanický hluk Mohou se vyskytnout mechanické vibrace vnitřních prvků ventilu, rezonanční jev, nesprávný pohyb pohyblivých částí, nadměrné mezery. K potlačení tohoto jevu se používají konstruktivní řešení. Mechanické vibrace lze také omezit změnou hmotnosti desky a směru proudění média.

Aerodynamický hluk

Aerodynamický hluk vzniká v důsledku přechodu mechanické energie proudění stlačitelných médií (pára, plyn) na energii akustickou.

Zdrojem hluku je zvýšení rychlosti proudění média v důsledku jeho rozpínání. Pokud je výběr nesprávný, může rychlost na výstupu ventilu překročit rychlost zvuku.

Hladinu hluku lze snížit zvětšením tloušťky stěny potrubí na výstupu z ventilu a instalací protihlukové izolace. Nejúčinnějším způsobem boje proti hluku je však použití děrovaných okenic. To má za následek výrazné snížení hluku. Hlavní faktory:

• Snížení účinnosti přeměny mechanické energie na akustickou;
• Rozpad paprsku na velký počet malých paprsků vede ke vzniku vysokofrekvenčních zvuků, které mají méně energie a jsou snadněji potlačeny ve stěnách a zvukové izolaci;
• Vysokofrekvenční zvuky jsou pro člověka méně škodlivé.

Dalším způsobem potlačení aerodynamického hluku je použití děrovaných plechů a rozšiřujícího difuzoru („přechodu“) na výstupu z ventilu.

Pokud je hladina hluku vysoká, měly by být všechny tyto metody použity současně.

Je třeba poznamenat, že při výrazném překročení přípustného průtoku se kontrola hluku jakýmikoli technickými prostředky stává neúčinnou.

Hydrodynamický hluk

Hydrodynamický hluk je spojena s tokem kapaliny a její hlavní zdroje jsou:

• Hluk z dopadu turbulentního proudění na vnitřní stěny ventilu a potrubí;
• Kavitační hluk;
• Sekundární hluk varu.

Aby se zabránilo turbulentnímu hluku proudění, je nutné omezit průtok v systému. Například pro vodu je tato hodnota 1 – 1,5 m/s. Nikdy nepřekračujte rychlost v potrubí více než 2,5 m/s. Průtok média na ventilu doporučený továrnami by neměl překročit:
Pro vodu – do 3 m/s;

Pro nasycenou vodní páru – až 40 m/sec;

Pro přehřátou páru – až 75 m/sec;

Pro stlačený vzduch – až 55 m/s.

kavitace

kavitace závisí na mnoha faktorech (rychlost a teplota proudění, tvar ovládacího prvku, stupeň jeho otevření atd.). Kavitace je nebezpečný jev a může způsobit selhání ventilu během krátké doby. Je docela snadné vypočítat maximální přípustný pokles tlaku vody na ventilu pomocí vzorce:

kde K je kavitační koeficient, pro jednosedlové ventily je přibližně 0,6.
P_1min – absolutní tlak akceptovaný před ventilem při maximální teplotě protékající vody.
P_w – absolutní tlak nasycených par, který je převzat z tabulky.

Kritický pokles tlaku na ventilu, po kterém vzniká kavitace

Příklad:
Určete přípustnou tlakovou ztrátu na regulačním ventilu instalovaném na přívodním potrubí síťové vody do vytápěcí stanice. T = 150 °C; P₁ = 0,6 MPa (0,7 MPa abs.).

P_{1 abs. min} = 0,7 MPa = 700 kPa

P_{w abs.} = 0,5 MPa = 500 kPa (z tabulky při 150 °C)

∆P_přidat. = 0,6 (700-500) = 120 kPa = 1,2 bar

∆P_Kréta. = 0,75 (700-500) = 150 kPa = 1,5 bar

Tlakovou ztrátu na ventilu lze zvýšit jeho instalací na nízkoteplotní části systému, například instalací tlakového spádového ventilu na vratné potrubí síťové vody, která má obvykle teplotu 70 °C. Pokračujeme v příkladu výše:

∆P_přidat. = 0,6 (700-105) = 360 kPa = 3,6 bar

∆P_Kréta. = 0,75 (700-105) = 450 kPa = 4,5 bar

Z toho je vidět, že instalací diferenčního tlakového ventilu na vratné potrubí lze diferenční tlak na ventilu zvýšit 3x.

Pro přesnější výpočet tvorby hluku podle VDMA 24422 (vydání 5.79) pro regulační ventily je zaveden faktor hluku Z Tento faktor je uveden v technických charakteristikách ventilů řady firem (LDM, Samson atd.).
Údaje o ventilech LDM:

Potom vzorec ∆P_další = K x (P_1min —P_w) má podobu:

Zjednodušená kontrola nepřítomnosti kavitace je možná pomocí nomogramu zobrazeného v grafu.
Pro vodní páru a plyny se používá následující poměr:

Kde: P₁ – tlak média před ventilem

P₂ – tlak média za ventilem

Sekundární var

Sekundární var dochází při náhlé ztrátě tlaku ve vodě o vysoké teplotě. V důsledku toho se vytváří vysokorychlostní proud vodní páry, který má velmi destruktivní účinek na ventilové prvky. Hlavním způsobem boje proti tomuto jevu je výběr provozního režimu ventilu ve fázi návrhu. Pokud jsou takové režimy nevyhnutelné, je nutné zvolit perforované ventily se směrem pohybu média uvnitř ventilu, pak se výsledné proudy navzájem zhasnou. V tomto případě je velmi efektivní použití vícestupňových ventilů nebo sekvenční redukce tlaku několika regulačními ventily.

Ještě jednou bych rád zdůraznil, že velký hluk při provozu armatur je nejen škodlivý lidskému zdraví, ale je také signálem, že systém pracuje v režimu, který mu škodí.

Graf závislosti výskytu kavitace

Graf závislosti výskytu kavitace