随着石化工业的迅速进展，流体媒介的输送工况闪现出复杂化、多样化的发展方向。调节阀在管线中起到节流扼制的关键效用。为此，对阀门结构性能的要求也提到一个十分看得起的程度。为了增长能耗比，流体扼制设施逐层向大型化方向进展，大口径高压差调节阀需要也越来越多。到现在为止，在阀经营零售的店面场领域中，国产大口径高压调节阀的出产提供远不可以满意逐层提高的市场需要，尤其是针对特别工况的高压阀，客户端的视线多转向进口阀门。

  相形普通的调节阀，大口径高压差调节阀具备公称直径较大、流量系数高以及随同着较大压差的独特的地方。假如降压结构预设不符合理，不止不可以美好地满意在场工况需要，并且会引动较大的噪声和振动，对背景导致污染的同时，阀门的生存的年限也会大幅缩减。

  文中对本企业预设出产的一台ANSI900、DN300高压差调节阀的实际工况施行了摹拟计算，经过不一样结构的噪声衰减事情状况剖析，提出了一种降压结构的优化预设方案。

  1 高压调节阀简介

  ANSI900、DN300调节阀参变量：公称直径300mm，公称压力ANSI900，流量系数Cv＝240，媒介为天然煤气，媒介温度40℃；阀前压力p1＝9.35MPa，阀后压力p2＝0.4MPa，压差值p＝8.9MPa；阀体材质为ASTMA216（WCC），相当于国产材料ZG270-485。

  计算参变量：计算压力p按阀门公称压力，取p＝15.0MPa，阀体中腔最大直径Dn＝382mm，许用压力[L]＝82.0MPa。

  2 阀体预设

  2.1 厚度预设

  阀体是阀门中最关紧的零件之一，功能如下所述：①作为办公媒介的流动通道。②承担办公媒介压力、温度、冲蚀和腐蚀。③阀体内里构成一个空间，设置阀座，以容受启闭件、阀杆等零件。④阀体端部设置连署结构，满意阀门与管道系统安装运用要求。⑤承担阀门启闭负荷和在安装运用过程中因温度变动、振荡、水击等影响所萌生的附带加上负荷。⑥阀门总装配的基础。

  中、高压阀体阀门壁厚认为合适而使用以下公式计算：

  （1）

&青铜阀门emsp; 式中，S′B为阀门预设厚度；Dn为阀门计算内径，mm；p为计算压力，［L］为材料在预设工况温度下的许用拉应力，MPa；c为附带加上的裕量，mm。

  将p＝15.0MPa、Dn＝382mm、［L］＝82MPa、c＝10mm代入式（1），获得S′B＝43mm。设定SB为阀体实际厚度，取SB＝48mm。

  2.2 壁厚证验

  为证验阀体在极限条件下的强度，用实际工况压力来验算整个儿阀体内腔壁厚。将p1＝9.35MPa带入式（1），剩下参变量未变，获得S≈30mm，小于阀体实际壁厚SB＝48mm。由此确认，理论预设的壁厚满意工况所需强度要求。

  依据开始阶段的预设树立阀体板型，导入CFD软件。参变量设置时将阀体法兰两端螺钉孔设为固定，在整个儿内腔外表加载静压力为9.35MPa的法向压力施行有限元摹拟计算。

  阀体剖切面von Mises（等效应力）应力云图见图1，阀体剖切面URES（合位移）位移云图见图2。

  图1 阀体剖切面von Mises（等效应力）应力云图

  图2 阀体剖切面URES（合位移）位移云图

  从图1可以看出，最大应力的数字为171.49MPa，显露出来在上部主腔和管腔两地相连处，小于屈挠应力253.1MPa，安全程度约为1.48，此数字小于阀体预设安全程度1.5，合乎要求。

  从图2可以看出，最大合位移约为0.18mm，显露出来在阀体内腔底部，该位移量小于0.001DN（0.3mm），也合乎预设要求。

  综合有限元摹拟数值可知，开始阶段的预设的阀体壁厚绝对满意实际的办公压力，其强度靠得住。

  3 压降结构预设和摹拟优化

  按实际工况p1＝9.35MPa、p2＝0.4MPa、t＝40℃施行预设。经理论计算，开始阶段的预设为4级阶梯孔的鼠笼结构，其结构概况图见图3。

  图3 鼠笼降压结构

  认为合适而使用CFD软件施行摹拟证验，该算例入选用大涡（LES）板型。为简化板型，减损数字计算时间，选取二分之一板型施行摹拟（若需计算阀门流量系数，按二分之一板型摹拟后，最后结果乘以2可得），并将对称面设为Symmetry边界条件，管道壁面默许为无滑移固壁Wall边界条件。

  认为合适而使用LES湍流板型计算脉动压力，那里面压力-速度耦合形式均取为PISO，压力的失散款式取为PRESTO！，动量方程的失散款式取为BCD。

  经不为己甚析计算，获得未加节流孔板对称面压力散布向量图，见图4。

  图4 未加节流孔板对称面压力散布向量图

  从图4中可以看出，套筒里外压降较大，压力梯度变动表面化，4级节流孔处有7.0MPa压差，由此造成节流孔处媒介流动mach数较大，萌生非常大噪音，并在节流后的阀体中腔形成较大的涡电流，也由此萌生了较大的噪音。为此，扼制涡电流强度是减低噪音的直接替段。

  为改善流场的散布，加大流阻系数，在阀门出口端加一个多孔节流板，认为合适而使用如上所述一样的参变量设置，数字计算后的加节流孔板后对称面压力散布向量图见图5。

  图5 加节流孔板后对称面压力散布向量图

  从图5中可以看出：①在阀门出口增加节流孔板后，节流孔板处承受了一小批压降。节流板前处静压力为2.73MPa，节流板后b处静压力为0.85MPa，成功实现1.9MPa左右压降。②阀核心节流处压降梯度缓解，4级阶梯孔分担5.0MPa压降，这也外交代表流孔出口流速减低。③媒介流经节流孔板，梳流的效用减损了涡的数目与强度。

  由此可见，节流孔板对于改善高压差流场有表面化的效果。

  4 噪声预先推测

  当气体或蒸汽流过节流孔时，萌生涡旋摆脱声，那里面在节流面最小处有可能达到或超过声速，易形成冲击波、喷喷射的流体、涡旋流的不整齐流体及很大冲击力，严重特殊情况毁伤管道。当气体媒介流动受阻时，高速气体的迅疾膨胀和忽然降低速度以及流生气体方向的变更等都能导致紊流现象，大多的能+羭縷能够转成为不损害到阀门的气体动力噪声。

  摹拟计算时，经过在轴向方向设置8个不一样的点，来探量观测气流噪声强弱散布发展方向。沿着管道核心，从进口到出口顺次设置（原点位于阀芯核心与管道核心相交的点位置，“-”表达设置点在媒介流出方向）：x1＝0.69m、x2＝0.193m、x3＝0.125m、x4＝0、x5＝-0.125m、x6＝-不锈钢阀门0.193m、x7＝-0.511m、x8＝-0.726m。

  通过摹拟计算，可以获得沿x轴剖面散布的8个不一样点的声级检验测定最后结果。出口无节流孔板和增加节流孔板时，最小开度下轴向设置点声级散布曲线图见图6。

  图6 最小开度下阀门轴向设置点声级散布曲线图

  从图6中可以看出：①阀门核心萌生的声级在增加节流孔板后减低了约16dB。在保障流量系数的条件下，增加节流孔板后加大了阀门的流阻系数，就要得阀门的开度增长，增大节流平面或物体表面的大小，管用减低了阀门核心处节流孔的速度。②节流孔板处承受了一小批压降，阀门核心节流处的压降有所缓和，阀门振荡强度也相应减弱，这在核心里话压级的变动上得以表现出来。③噪声再经阀体壁厚的隔离效用和空间位置的辐射后，对办公担任职务的人的噪声污染也大幅减低了。

  5 结束语

  阀门的降压效果与其阻尼体积是成正比的。当压差过高时，经过合适增大结构的阻尼或认为合适而使用分级降压的理论，可成功实现压降及媒介流速的减小，因此达到改善流场散布、减低振荡强度以及削减噪音的节能目标。

  增大阻尼的形式有众多种，如增加节流孔板、认为合适而使用多层套筒结构等。

  在保障节流平面或物体表面的大小的前提下，减小节流孔径，能起到美好的降噪效果。