【引言】调节阀在各大领域中都有非常广泛的应用，在各种流动控制系统中具有无法代替的作用，但在实际运行中，调节阀主要是通过节流的方式来实现对管路流量的控制，但在节流过程中可能会加剧湍流的不稳定性，若情况严重甚至会引起新的振动，这也是调节阀长期以来都是流动控制系统中高噪声来源的主要原因。调节阀零部件的振动噪声、流体在阀门内产生的动力噪声是引起噪声过大的主要原因，通常情况下，流体动力噪声的赋值远大于结构振动噪声的赋值，这也是引发阀门噪声的主要组成部分，在实际应用中采取有针对性的方法和措施进行有效有效的控制和解决。
1、立式调节蝶阀相关概述
立式调节蝶阀的阀体材质为灰铸铁（DN400），阀芯材质为不锈钢（DN500）。调节阀结构形式为：主腔、副腔两级圆锥型流道+旁通流道。 该型号调节阀由四部分组成：主腔、副腔、旁通流道、法兰盘。主腔安装有多片闸板，副腔安装有平行流道型流道，旁通流道安装有垂直流道型流道，法兰盘安装有平行和垂直两种型式的定位装置。该型号调节阀在运行时出现了大量气动噪声问题。主要是因为调节蝶阀是由多片闸板组成的三维薄壁结构，阀芯和阀座之间存在着大间隙。当气动信号较小时（<30 Pa），阀门的阀芯和阀座之间只存在着很小的间隙（约为1μm），在正常开闭阀门时会产生气动噪声；当气动信号较大时（>30 Pa），阀门则会产生很大的振动和噪声。
2、立式调节蝶阀启动噪声特性
2.1振动
阀门振动的形式有机械振动、流体噪声和流声耦合。 振动的原因很多，主要有以下几种：1）系统固有频率与阀门工作频率不匹配。对于振动，固有频率是指阀门关闭时，受到流体冲击而产生的一种共振频率。它反映了阀门的固有特性。2）阀门所处的工况不正常。在一些特殊工况下，例如，温度、压力、流体压力或流量等变化很大，从而引起振动。3）阀后管道内部存在气穴现象或有不均匀性，也会引起振动。4）阀门结构设计不合理也会引起振动。例如，当阀门结构比较复杂时，阀体内部会存在较多的空腔或空隙，从而引起共振，引发振动；同时还可能因为流体介质中有固体颗粒等杂质，使阀体与阀座之间的摩擦作用加大而发生共振。
2.2气动噪声
立式调节蝶阀的气动噪声主要是指开启和关闭阀门时的气动噪声。其产生原因主要是由于阀芯和阀座之间的间隙过小，导致介质流动时产生涡旋，并在涡旋与阀芯之间形成一系列漩涡，从而引起噪声。虽然调节阀具有一定的消声作用，但随着技术的发展，气动噪声也越来越严重。特别是近几年来，随着人们对环保要求的不断提高，社会对噪声污染的关注度越来越高，所以对气动噪声的研究也越来越深入【1】。从气动噪声产生原理来看，气动噪声是指调节阀在开闭阀门时产生的气流引起阀内流体流动而产生的振动和噪声。此外，由于调节阀结构形式多样，所产生的气动噪声也不尽相同。通常情况下，在调节蝶阀开启和关闭过程中会产生两种类型的气动噪声：一种是由于介质流动时在阀芯与阀座之间形成漩涡而引起的气动噪声；另一种是由于气流通过阀芯与阀座之间的间隙而引起的气动噪声。
2.3密封性
立式调节蝶阀密封性是影响调节阀气动性能的一个重要因素。通常情况下，调节阀在使用过程中密封性能下降，是因为阀芯与阀座之间的密封圈出现老化、损坏、脱落、缺失或失效造成的。而这些因素都会导致调节阀的气动性能下降，最终导致调节阀出现各种故障。因此，调节阀在设计时需要对密封性能进行认真的分析和考虑。 调节阀的密封性主要由两部分组成：阀芯和阀座。阀芯是由闸板和衬套组成的，闸板是由多片闸板组成的三维薄壁结构，它承受着来自外界（即介质）的压力【2】；而阀座则是由衬套和闸板组成的，它承受着来自阀体内部（即介质）的压力。如果密封圈损坏，势必会造成大量介质泄漏，从而导致阀门损坏。
立式调节蝶阀结构性能的改进
3.1选择合适的密封副材料
立式调节蝶阀密封副的主要材料是橡胶，不同种类的橡胶有不同的特性，在选择密封副材料时应注意以下几点： 1)要考虑其耐热性、耐低温性。在温度变化范围内，橡胶的温度变化率不能超过其弹性模量的1%；在低温下，橡胶不能发生脆裂，否则会产生低温冲击载荷。 橡胶中不能含有对人体有害的物质，且在介质中不能有游离状态的碳元素，否则会降低橡胶的力学性能和化学稳定性。 如弹性模量、硬度、撕裂强度等。另外，还应注意其耐疲劳、耐冲击等性能。 对于具有磨耗性的橡胶密封副，要尽可能选择耐磨性能好的材料或采取加强措施（如采用耐磨套）以提高其使用寿命。
3.2优化结构设计
调节阀气动性能的好坏主要取决于阀门结构设计是否合理，阀门结构设计包括阀体、阀盖、阀杆和密封副等部分的设计。在设计过程中，需要综合考虑：1）阀体材料应具有足够的强度和刚度，以保证阀门在关闭时具有足够的稳定性；2）阀盖材料应具有良好的强度和刚度，以保证阀门在开启时具有足够的稳定性；3）阀杆材料应具有较高的强度和刚度，以保证阀门在关闭时具有足够的稳定性；4）密封副材料应具有良好的密封性，以保证阀门在关闭时具有足够的稳定性。对于调节阀来说，通常选用弹性密封件作为密封副材料【3】。当调节阀采用硬密封结构时，应选用橡胶垫或金属垫片作为密封副材料。由于调节阀主要用于调节流体流量，因此通常对调节阀的噪声控制要求不高。但是由于调节阀结构复杂，工作条件恶劣，因此在设计过程中也要考虑其气动及振动噪声问题。
3.3调节阀选型及应用
根据以上分析，该型号调节阀在选型时应选用直行程、斜行程和角行程三种不同结构的调节阀，并可根据流量特性曲线选择合适的流道形式。 通过选择直行程和斜行程调节阀，该型号调节阀的气动噪声问题得到了有效解决。另外，该型号调节阀的阀芯与阀座之间存在着较大的间隙，同时调节蝶阀的密封副材料也较为粗糙。在正常运行时，该型号调节阀会产生较大的气动噪声。从以上分析可知，该型号调节阀在设计过程中没有考虑到其结构形式对气动噪声的影响。另外，从该型号调节阀的应用情况来看，由于该型号调节阀对气动性能要求很高，其安装位置一般都靠近控制室，这就需要对其进行专门设计以满足其气动性能要求。
【结束语】
综上所述，结合理论实践，探讨了调节阀气动及振动噪声性能，探讨结果表明，调节阀作为工业自动化控制系统中重要执行机构，在工作过程中受到多方面因素影响，其中气动性能的好坏直接影响着工业生产过程控制。如果调节阀气动性能不好，不仅会造成生产过程中的经济损失，还会给工业生产带来巨大的安全隐患。因此，调节阀在设计制造时要严格按照标准进行。在实际运行中，要根据实际工况条件及工况变化情况来调整阀门的结构参数，保证调节阀工作性能在最优状态。因此在设计制造调节阀时应加强对气动噪声的控制，降低调节阀对社会环境的影响。
【参考文献】
[1]蒋文强,胡绍林,郭其亮等.基于PSO-RF的气动调节阀故障诊断[J].流体机械,2022,50(12):79-85.
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[3]朱敏,臧昭宇,胥子豪等.气动调节阀最优分数阶PID控制器设计[J].振动与冲击,2022,41(22):267-274.