Hałas i kawitacja zaworu sterującego

Wstęp

Dźwięk jest generowany przez ruch płynu przez zawór.Dopiero gdy dźwięk jest niepożądany, określa się go mianem „hałasu”.Jeśli hałas przekroczy określony poziom, może stać się niebezpieczny dla personelu.Hałas jest również dobrym narzędziem diagnostycznym.Ponieważ dźwięk lub hałas jest generowany przez tarcie, nadmierny hałas wskazuje na możliwe uszkodzenie występujące w zaworze.Uszkodzenie może być spowodowane przez samo tarcie lub wibracje.

Istnieją trzy główne źródła hałasu:

–Wibracje mechaniczne
– Hałas hydrodynamiczny
– Hałas aerodynamiczny

Wibracje mechaniczne

Wibracje mechaniczne są dobrym wskaźnikiem zużycia elementów zaworu.Ponieważ generowany hałas ma zwykle niską intensywność i częstotliwość, na ogół nie stanowi problemu bezpieczeństwa dla personelu.Wibracje są większym problemem w przypadku zaworów trzpieniowych niż w przypadku zaworów klatkowych.Zawory klatkowe mają większą powierzchnię podparcia i dlatego są mniej podatne na powstawanie wibracji.

Hałas hydrodynamiczny

Hałas hydrodynamiczny powstaje w przepływach cieczy.Gdy płyn przechodzi przez przewężenie i następuje zmiana ciśnienia, możliwe jest, że płyn utworzy pęcherzyki pary.Nazywa się to miganiem.Problemem jest również kawitacja, w której bąbelki tworzą się, a następnie zapadają.Generowany hałas na ogół nie jest niebezpieczny dla personelu, ale jest dobrą wskazówką
potencjalnego uszkodzenia elementów trymu.

Hałas aerodynamiczny

Hałas aerodynamiczny jest generowany przez turbulencje gazów i jest głównym źródłem hałasu.Generowane poziomy hałasu mogą być niebezpieczne dla personelu i zależą od wielkości przepływu i spadku ciśnienia.

Kawitacja i flashowanie

Błyskowy

Miganie to pierwszy etap kawitacji.Możliwe jest jednak samoistne miganie bez występowania kawitacji.
Miganie występuje w przepływie cieczy, gdy część cieczy na stałe zamienia się w parę.Jest to spowodowane obniżeniem ciśnienia, wymuszając przejście cieczy w stan gazowy.Redukcja ciśnienia jest spowodowana ograniczeniem strumienia przepływu, generującym wyższe natężenie przepływu przez ograniczenie, a zatem zmniejszenie ciśnienia.
Dwa główne problemy związane z flashowaniem to:

– Erozja
– Zmniejszona pojemność

Erozja

Gdy pojawia się miganie, przepływ z wylotu zaworu składa się z cieczy i pary.Przy wzmożonym błysku para przenosi ciecz.Wraz ze wzrostem prędkości przepływu, ciecz działa jak cząstki stałe, uderzając w wewnętrzne części zaworu.Prędkość przepływu wylotowego można zmniejszyć poprzez zwiększenie wielkości wylotu zaworu, co zmniejszyłoby uszkodzenia.Innym rozwiązaniem są możliwości zastosowania materiałów hartowanych.Zawory kątowe są odpowiednie do tego zastosowania, ponieważ obróbka blacharska występuje dalej za zespołem wyposażenia i zaworu.

Zmniejszona pojemność

Gdy strumień przepływa częściowo zamienia się w parę, jak w przypadku flashowania, zajmowana przez niego przestrzeń ulega zwiększeniu.Ze względu na zmniejszoną dostępną powierzchnię, zdolność zaworu do obsługi większych przepływów jest ograniczona.Przepływ dławiony to termin używany, gdy przepustowość jest w ten sposób ograniczona

Kawitacja

Kawitacja jest taka sama jak flashowanie, z wyjątkiem tego, że ciśnienie jest odzyskiwane w strumieniu wylotowym tak, że para jest zawracana do cieczy.Ciśnienie krytyczne to ciśnienie pary płynu.Miganie następuje tuż za oprawą zaworu, gdy ciśnienie spada poniżej ciśnienia pary, a następnie pęcherzyki zapadają się, gdy ciśnienie powraca powyżej ciśnienia pary.Kiedy bąbelki zapadają się, wysyłają silne fale uderzeniowe do strumienia przepływu.Głównym problemem związanym z kawitacją jest uszkodzenie trymu i korpusu zaworu.Jest to spowodowane przede wszystkim zapadaniem się bąbelków.W zależności od stopnia rozwiniętej kawitacji, jej skutki mogą wahać się od
łagodny syczący dźwięk przy niewielkim lub zerowym uszkodzeniu sprzętu w bardzo hałaśliwej instalacji, powodujący poważne fizyczne uszkodzenie zaworu i rurociągów po stronie wylotowej. Poważna kawitacja jest głośna i może brzmieć tak, jakby przez zawór przepływał żwir.
Wytwarzany hałas nie jest poważnym problemem z punktu widzenia osobistego bezpieczeństwa, ponieważ zwykle ma niską częstotliwość i natężenie i jako taki nie stanowi problemu dla personelu.