是时候拒绝了

2019年8月2日

大量的能量使得石油和天然气的管道能够高效地输送，同时也带来了大量的噪音和振动。

噪音和震动虽然不可避免，但并不只是令人讨厌;它们会导致一系列负面结果，包括一些有潜在危险的结果。

石油和天然气管道在北美纵横交错，不断地将这些珍贵的资源从大陆的一个地方高效而精确地运送到另一个地方。仅在美国，就有大约95000英里的集输线路和干线，以及无数的设备必须保持在最佳状态，以保持运营的安全、高效和盈利。这是一项重大而复杂的工作，有大大小小的事件和条件，自然的和人为的，都必须加以考虑。

噪音和震动虽然不可避免，但并不只是令人讨厌;它们会导致一系列负面结果，包括一些有潜在危险的结果。为了安全起见，这些细节真的很重要。

虽然没有办法绕过物理定律，但可以创造条件，使它们对操作者和环境更有利。好消息是，利用最新技术，管理噪音和振动不仅是可能的，而且比以往任何时候都更容易、更有效，更容易控制、更安全、更高效。

水动力噪声-气泡的隐患

在输油管道中，压力和速度的剧烈变化会导致一种称为空化的现象。当流经阀门的石油压力低于蒸汽压(即石油沸腾或蒸发的点)时，空化就会成为一个问题。当汽化时，液体油转化为气体，形成气泡。这通常发生在收缩静脉，最高速度和最低压力的点。

图2。当气体流过文丘里管时，速度发生变化。图1。当压力恢复到介质的蒸汽压以上时，蒸汽(或气体)又变回液体。

当油的速度降低时，其压力反过来恢复，直到高于油的蒸汽压(图1)。这导致蒸汽泡“爆裂”，因为它内爆并恢复到液体状态。内爆持续的时间非常短，但在这几毫秒内，大量能量以强大冲击波的形式传递。这些激波的产生是因为液体分子以极高的速度运动，涌入气泡破裂时产生的空隙。气泡越大，液体移动的速度越快，冲击波的动能就越强。

除了集中能量的激波，这些内爆还会产生强大的定向能量微射流。它们以单向的力从气泡表面喷出，通常在数百万psi。

事实上，这些气泡是局部流体动力噪声的根本原因，当空化存在时，管道系统中可以听到这种噪声。虽然通常不会太大声，但这种看似无害的气泡破裂可以产生足够的能量，以冲击波和微射流的形式，造成严重的侵蚀损害，包括对阀门组件的机械损伤。因此，需要以一定的紧迫性来解决这个问题。

理解气动噪声

气动噪声的产生是由超声速流动引起的。在流体力学中，超声速是指流体以大于声速的速度在流体中流动，从而导致激波的出现。

当气体流过文丘里管(管道中的一个限制)时，它的速度会增加，因为等量的介质被推过一个更小的开口。图2是文丘里管内的速度图。速度图的“y”轴以马赫数为单位，马赫数为1意味着气流以声速流动，这是在气体可能受到的限制范围内的最大速度，以及声速。

马赫数是决定阀门噪声水平的重要参数，也是决定管道系统振动潜力的重要参数。

在最大的限制点上，马赫1是物理上可能的最高速度。不过，超过1马赫的速度可能在限制范围的下游。

随着速度的不断增加，下游速度会超过1马赫。气体的速度倾向于保持在声速以下。所以在文丘里的下游，速度会突然下降到1马赫或更低。在只有几个气体分子宽度的空间中，速度和压力发生了近乎立即和剧烈的变化，并产生了强大的激波，导致极端的湍流。这与冲击波“附着”在物理边界上的趋势相结合，在那里它们呈现出复杂和相互作用的形状，从而产生更大的湍流。

减少空化、噪音和振动

由于计划外的维护成本、重要部件的更换、正常运行时间的损失、收入的损失和其他问题，噪音和振动会影响到运营的每个部分。此外，噪音和振动在安全和社区关系方面都存在重大问题。如果声音大到足以破坏周围社区，即使是最安全的操作也不会成功。

图3。Q-Trim中采用了多种降噪技术，旨在帮助降低噪声和空化潜力。图4。频谱分析显示Q-Trim衰减低音频率以减少振动。

Neles™Q-Trim控制阀基于50年的专业知识(图3)，Q-Trim适用于石油管道，具有降低噪声和振动的功能。Q-Trim用于解决管道问题的一些方法包括:

分段压力降低或消除空化:Q-Trim衰减器板将压力降低为多个更小的压降，防止或减轻导致空化的巨大压降，以及由此产生的冲击波、微射流和伴随的破坏。
流量划分更安静，更安全的吞吐量:通过将流量划分为多个流，单个孔产生的噪声强度随着孔直径的缩小而迅速降低。这意味着许多小洞比一个大洞更能有效地减弱噪音。一个经验法则是，洞的数量每增加一倍，噪声就降低3dba。
可变电阻设计，可更好地控制压力和噪声:Q-Trim的可变电阻设计将整个解决方案置于阀门内，优化压力流量，帮助降低噪声高达15 dBA。固定电阻设计对最小流量的影响很小，会产生较大的压差，产生空化和噪声。
峰值频率移动以减少振动:较低的频率产生较大的波长，更容易在物质中传播。这意味着，就像汽车扬声器发出的巨大低音一样，阀门产生的较低频率对安静居民区的人来说可能是一种滋扰。对采用Q-Trim技术的控制阀和未采用Q-Trim技术的控制阀的噪声水平进行频谱分析，结果表明Q-Trim在降低噪声和振动方面具有显著优势(图4)。
自清洁阀门阀内件，实现最大可靠性:Q-Trim在阀内件旋转时，使用工艺介质冲洗衰减器板上的积聚物。这使阀门保持在峰值工作状态，每年节省大量成本，并对工艺变化有更好的控制。