分析了150Tz668Y- 450W 型最小流量調節(jié)閥產生液體動力噪聲的原因，介紹了調節(jié)閥的結構特點，論述了應用CFD 數(shù)值模擬方法預測和計算噪聲的流程和分析結果，提供了最小流量調節(jié)閥結構改進和性能提升的理論依據(jù)。

1、概述

　　超(超) 臨界火電機組的最小流量調節(jié)閥在高壓差時閥體振動劇烈，噪聲嚴重，閥內部流速高，空化和氣蝕對閥內件沖刷嚴重，并伴隨嚴重的空化噪聲。調節(jié)閥的工作介質為液體，其噪聲包括機械振動噪聲和液體動力噪聲。機械振動噪聲主要來自閥芯和閥桿等零件的振動，這些噪聲聲音較小，除非有故障發(fā)生。液體動力噪聲主要是流體流過閥門節(jié)流區(qū)產生高壓降，使介質位能轉變?yōu)閯幽埽�速度變大，產生湍流和渦流，從而引起閥門噪聲。液體動力噪聲通常分為紊流噪聲和空化噪聲。高壓差下調節(jié)閥液體動力噪聲往往會超過相關標準的限制值，需對調節(jié)閥內部結構進行改進，使其噪聲值限制在規(guī)定的范圍之內。但改進后的調節(jié)閥噪聲需經過實驗測試，其測試設備價格高，程序繁雜，并要做出樣機后才能進行實驗，延長了產品研發(fā)周期。本文采用CFD 數(shù)值模擬方法對調節(jié)閥所產生的液體噪聲進行理論預測，并對相關結構最小流量調節(jié)閥噪聲產生機理進行了研究。

2、結構特點

　　150Tz668Y-450W 型最小流量調節(jié)閥(圖1)主要由閥體、閥座、節(jié)流盤、迷宮式閥芯、閥蓋和閥桿等部件組成，該閥專門應用于超( 超) 臨界火電機組鍋爐管路系統(tǒng)或過熱器減溫水等流量調節(jié)裝置中的高壓降工況，工作介質多為高溫水。閥內采用的迷宮式多級降壓節(jié)流組件是由多個迷宮式盤片采用特殊工藝制成的一體化結構。流體在迷宮流道中曲折流動，可以實現(xiàn)多級逐步穩(wěn)定降壓、限制流速上升過快，從而減輕流體對閥內件的沖刷，真空技術網(http://www.healwit.com.cn/)認為可以有效地防止閃蒸及汽蝕危害，延長使用壽命。

圖1 最小流量調節(jié)閥

3、預測流程

　　最小流量迷宮式調節(jié)閥液體動力噪聲預測的具體計算流程如圖2 所示。首先利用CFD 軟件對其進行流場數(shù)值模擬，獲得迷宮流道內部壓力分布云圖，得到迷宮盤片每一級進、出口壓力大小，再根據(jù)IEC 60534-8-4-2010 中多級多流路閥內件調節(jié)閥的噪聲預測公式進行噪聲的理論計算。由于迷宮式調節(jié)閥內件是由同一類型的迷宮盤片堆砌而成，且迷宮盤片8 條流道呈中心對稱排列，故可只取單個迷宮流道利用CFD 軟件進行內部數(shù)值模擬，得到壓力場分布，進而進行噪聲預測理論計算。

圖2 液動動力噪聲理論預測流程

4、迷宮盤片流場分析

　　4.1、建立流道模型及網格劃分

　　利用SolidWorks三維實體建模軟件，對迷宮盤片建立了流道模型。應用ICEM -CFD 軟件對流道模型進行網格劃分。由于迷宮盤片內流動狀態(tài)十分復雜，采用四面體/混合網格的方式進行劃分。為了計算結果更加精確，對迷宮盤片中的拐彎流道分別進行了加密處理(圖3) ，網格總數(shù)約5 萬。

圖3 迷宮盤片單流道網格

　　4.2、數(shù)值模擬計算及結果分析

　　選取實際運行工況中最為苛刻的狀態(tài)。介質為高溫水，其入口溫度為138 ～187℃，介質平均密度為903.9kg /m³，邊界條件設置為壓力進口和壓力出口，進口壓力為41.3MPa，出口壓力為1.3MPa。在穩(wěn)態(tài)不可壓縮條件下，對流道模型中的流動在Fluent中進行數(shù)值模擬求解，迷宮盤片單流道內的壓力分布情況如圖4。由圖中可以看出迷宮流道中流體由外側流至內側，壓力呈現(xiàn)出逐級下降的趨勢，壓力下降速率均勻。閥內迷宮盤片中壓力逐級穩(wěn)定下降，較好的達到了分段逐級降壓的預期效果。

圖4 迷宮盤片單流道壓力分布云圖(Pa)

5、結語

　　應用CFD數(shù)值模擬方法及IEC 噪聲標準對150Tz668Y-450W 型最小流量調節(jié)閥液體動力噪聲進行理論計算和預測，表明多級降壓迷宮盤片的結構設計合理。一方面為迷宮式調節(jié)閥結構改進和性能提升提供了理論依據(jù)，另一方面為迷宮式調節(jié)閥噪聲預測提供了一種新的方法。