CN102537585B - 一种输气管道调压阀后的消声整流罩 - Google Patents

Abstract

本发明是一种输气管道调压阀后的消声整流罩。它由前段的连接固定管段(6)和后三段不同外径的无缝管按外径从大到小依次焊接而成；消声整流罩(3)经国标尺寸法兰垫片(5)通过其上的多个法兰螺杆孔(8)安装在工作调压阀(1)后的国标尺寸法兰(2)上，置于输气管道(4)内；前段的连接固定管段(6)与国标尺寸法兰垫片(5)焊接相连；后三段钢管的管壁四周均布有沿轴向的0.9-1.1mm宽条缝(7)，条缝(7)的数量由实现消声效果的间距确定，条缝(7)长度与消声管半径由条缝面积与装置外气流流通截面的关系确定。它能降低输气管道站场内的噪声，且结构简单。

Description

一种输气管道调压阀后的消声整流罩

技术领域

本发明是一种适用于控制输气管道调压阀噪声的输气管道调压阀后的消声整流罩。涉及管道系统技术领域。

背景技术

天然气管道站场内使用的调压阀是噪声的主要来源，尤其是未经消声设计的调压阀产生的噪声现场实测可达到100dB以上，调压阀后噪声主要是由于所输气体通过调压器的阀口之后的湍流及涡流产生的，即由湍流流体与调压器或管道内表面相互作用而产生的。当天然气通过调压器内的减压部位和调压器出口扩径部位时，流体的机械能还会转换为声能而产生噪声。这种噪声在调压器噪声中所占比例较大。该噪声的频率约1000～8000Hz，一般没有特别陡尖的峰值频率。这种噪声产生的原因分为两种情况：流体湍流和由于流体达到临界流速引起的激波。空气动力学噪声不能完全被消除，可以采取一定的技术措施予以降低。

“一种用于安装在天然气余气放空口上的消声器”(专利号：99251820.2)公开了一种用于安装在天然气余气放空口上的消声器。其由进气管、下气室、气罩、分气管、上气室、过气管、出气管构成。各零件制造好后，用焊接方法连接在一起。其原理科学，结构简单，具有广泛的用途。可根据放空气量的大小，选用不同型号，也可以并联使用。效果：能减小噪声20％以上。当放空量在30×10⁴立方米/天时，噪声不高于60dB。但不适用于高压输气管道调压阀处的噪声控制。

DE102004007756A公开了一种输气管道后的消声器，虽在消声器的管壁四周均布有宽条缝，但结构较为复杂。

发明内容

本发明的目的是发明一种减小输气管道调压阀后汇气管处噪声且结构简单的输气管道调压阀后的消声整流罩。

本发明的结构如图1-图3所示，本消声整流罩3经国标尺寸法兰垫片5安装在工作调压阀1后的国标尺寸法兰2上，置于输气管道4内。消声整流罩3由前段的连接固定管段6和后三段不同外径的无缝管按外径从大到小依次焊接而成；前段的连接固定管段6与国标尺寸法兰垫片5焊接相连，国标尺寸法兰垫片5通过其上的多个法兰螺杆孔8安装在调压阀后的国标尺寸法兰2上，实现对整流罩的固定；后三段钢管的管壁四周均布有沿轴向的0.9-1.1mm宽条缝7，条缝7的数量由实现消声效果的间距确定，条缝7长度与消声管半径由条缝面积与装置外气流流通截面的关系确定。各尺寸的具体确定原则：

(1)条缝宽度及数量

为确保消声效果，管壁上沿轴向的条缝之间需要具有一定的间距，具体计算公式如下：

峰值频率与喷注速度和喷口条缝宽度有关，有下列关系式

$S_r=\frac{{\mathrm{Df}}_P}{u}$

式中S_r——斯特劳哈尔数(Stroughhal)，其值取0.2；

D——噪声的峰值频率，Hz；

f_p——喷口条缝宽度，mm；

u——气体喷注速度，mm/s；

其中气体喷注速度等于单位时间输气量与条缝总面积的比值。

(2)条缝长度

考虑加工及安装的方便，整个装置不宜过长，确定总长度不大于800mm，确定采用四段式，扣除焊接处需要的富余长度，每段管长为150-180mm，条缝长度140-170mm。

(3)消声管管径

整流罩内部每一横截面处的后部条缝总面积大于该处整流罩的横截面积，整流罩外部每一横截面处的外气流流通横截面积大于该处前部的条缝总面积；管径要依次减小，即防止气流从条缝出来后出现拥堵、降低消声作用。

其中整流罩选用不锈钢材质。

本发明的原理是基于人耳对不同频率声音的反应特性，力求将噪声的频率提高到人耳不敏感的区域，从而达到降低干扰噪声的目的。在不改变工艺管道的前提下，通过在调压阀后安装消声整流装置，使气流在经过调压阀后，先经过消声整流装置，通过1mm宽狭窄条缝，使得产生的噪声频率处于人耳可听的20000Hz以上，从而达到消声效果。

气流在通过装置上的狭窄条缝后，从管壁处向管道中心处汇集，使得气流速度在管道截面上更加均匀分布，减少对后部连接汇气管管壁的冲击，从而起到了整流作用，也实现了降低汇气管处噪声的效果。

实际应用表明，在不改变工艺管道的前提下，仅在调压阀后安装该种消声整流装置，既不需要更换调压阀，又不影响调压阀的调压作用，实现了降低气流噪声的目的。

本发明可应用于天然气管道输气站场，降低输气管道站场内的噪声，减轻噪声对站场内工作人员的身心健康影响，满足国家对环境噪声的要求，且结构简单。

附图说明

图1输气管道消声整流装置安装图

图2消声整流装置正视图

图3消声整流装置侧视图

图4安装消声整流装置的调压阀后速度场图

其中1-工作调压阀 2-国标尺寸法兰

3-消声整流罩 4-输气管道

5-国标尺寸法兰垫片 6-连接固定管段

7-条缝 8-法兰螺杆孔

具体实施方式

实施例.本例是一实验样机，其结构如图1-图3所示，由四段不同外径的无缝管按外径从大到小依次焊接而成；消声整流罩3经国标尺寸法兰垫片5安装在工作调压阀1后的国标尺寸法兰2上，置于输气管道4内。消声整流罩3由前段的连接固定管段6和后三段不同外径的无缝管按外径从大到小依次焊接而成；前段的连接固定管段6与国标尺寸法兰垫片5焊接相连，国标尺寸法兰垫片5通过其上的多个法兰螺杆孔8安装在调压阀后的国标尺寸法兰2上，实现对整流罩的固定；后三段钢管的管壁四周均布有沿轴向的0.9-1.1mm宽条缝7，条缝7的数量由实现消声效果的间距确定，条缝7长度与消声管半径由条缝面积与装置外气流流通截面的关系确定。

各尺寸的具体确定原则：

(1)条缝宽度及数量

为确保消声效果，管壁上沿轴向的条缝之间需要具有一定的间距，经计算后确定为7mm；具体计算公式如下：

峰值频率与喷注速度和喷口条缝宽度有关，有下列关系式

$S_r=\frac{{\mathrm{Df}}_P}{u}$

式中S_r——斯特劳哈尔数(Stroughhal)，其值取0.2；

D——噪声的峰值频率，Hz；

f_P——喷口条缝宽度，mm；

u——气体喷注速度，mm/s；

(2)条缝长度

考虑加工及安装的方便，整个装置不宜过长，确定总长度不大于800mm，确定采用四段式，扣除焊接处需要的富余长度，确定每段管长为150mm。

(3)消声管管径

装置内部每一横截面处的后部条缝总面积大于该处装置的横截面积，装置外部每一横截面处的外气流流通横截面积大于该处前部的条缝总面积；管径要依次减小，即防止气流从条缝出来后出现拥堵、降低消声作用；加工选用的不锈钢管管径符合国家标准规定。

其中：

前段起固定作用的钢管外径Φ194×8mm，后接的第二段外径Φ180×5mm，第三段外径Φ159×5mm，第四段外径Φ133×5mm；该四段均长150mm；

第二段管壁四周均布有70列条缝，第三段管壁四周均布有60列条缝，第四段管壁四周均布有50列条缝，所有条缝均宽1mm，长150mm。

本例经试验测试，安装消声整流装置后的调压阀后速度场如图4所示，可见气流在通过装置上的狭窄条缝后，从管壁处向管道中心处汇集，使得气流速度在管道截面上均匀分布，减少对后部连接汇气管管壁的冲击，从而也实现了减小汇气管处噪声的效果。

Claims (4)

1.一种输气管道调压阀后的消声整流罩,其特征是它由四段不同外径的无缝管按外径从大到小依次焊接而成；消声整流罩(3)经国标尺寸法兰垫片(5)安装在工作调压阀(1)后的国标尺寸法兰(2)上，置于输气管道(4)内;消声整流罩(3)由前段的连接固定管段(6)和后三段不同外径的无缝管按外径从大到小依次焊接而成；前段的连接固定管段(6)与国标尺寸法兰垫片(5)焊接相连，国标尺寸法兰垫片(5)通过其上的多个法兰螺杆孔(8)安装在调压阀后的国标尺寸法兰(2)上；后三段钢管的管壁四周均布有沿轴向的0.9-1.1mm宽条缝(7)，条缝(7)的数量由实现消声效果的间距确定，条缝(7)长度与消声管半径由条缝面积与装置外气流流通截面的关系确定。

2.根据权利要求1所述的一种输气管道调压阀后的消声整流罩,其特征是所述条缝宽度与峰值频率、喷注速度有关，按下列关系式

$S_r=\frac{{\mathrm{Df}}_P}{u}$

确定,式中

S_r——斯特劳哈尔数，其值取0.2；

D——噪声的峰值频率，Hz；

f_P——喷口条缝宽度，mm；

u——气体喷注速度，mm/s；

气体喷注速度等于单位时间输气量与条缝总面积的比值。

3.根据权利要求1所述的一种输气管道调压阀后的消声整流罩,其特征是每段管长为150-180mm,条缝(7)长度140-170mm。

4.根据权利要求1所述的一种输气管道调压阀后的消声整流罩,其特征是所述消声管半径的确定要使整流罩内部每一横截面处的后部条缝总面积大于该处整流罩的横截面积，整流罩外部每一横截面处的外气流流通横截面积大于该处前部的条缝总面积。