GB/T 17213.15-2005 工业过程控制阀 第8-3部分：噪声的考虑 气动力流流经控制阀产生的噪声预测方法

ICS23.060.01

N16

中华人民共和国国家标准

GB/T17213.15-2005/IEC60534-8-3:2000

工业过程控制阀第8-3部分:

噪声的考虑空气动力流流经控制阀

产生的噪声预测方法

Industrial-processcontrolvalves-Part8-3:Noiseconsiderations-Controlvalves

aerodynamicnoisepredictionmethod

(IEC60534-8--3:2000，IDT)

2005-09-09发布2006-04-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布

中国国家标准化管理委员会

GB/T17213.15-2005/IEC60534-8-3:2000

目次

前言··················，···········。·，·····················，，·········································，，，···，，·····，··…工

引言··……、······，，，，，，··、·····································································，，，，，·。，·，·······……皿

1范围······················，···，，，，，，，··。。一·。，·······························································，·，···……1

2规范性引用文件·····，·，··一·。，。。······························································，······，·，。，。。。。·。……1

3定义·············，···········，，，·············································，·····1

4符号··········，，·····1“介········，，，，，·········,2

5带标准阀内件的阀“·······。。。。··················，……4

5.1压力与压力比····‘···········································，·，，，，，，，，······，，。。。·························，··…4

5.2各状态的定义，，···，····························，，····························，·，·····，，，，，，，，。。。。，，········……5

5.3初步计算·，·········‘·····························，·······················，，，··，·，，，····。·。。·，·，·············……5

5.4状态工(亚音速流)················································，··，，······，，···。，·······················……7

:.5状态n到状态V(通用计算)···································，··，，····。··，，，·，··，··········…·…“··，，，，，，·8

5.6噪声计算·····················································，····。·····，，，…9

5.7计算流程图··················································10

6带降噪阀内件的阀·········，························，················，·，，，，，，，··。···。·················一·‘……10

6.1简介一································································，··，。·。··。。·······························……10

6.2单级多流路阀内件·，，····························，·······。，·，···············，··························……10

6.3单流路多级降压阀内件((2级或多级节流)···，·，，。，·················································一·11

6.4多流路多级阀内件t(2个或更多流路，2级或更多级阀内件卜·1·······，，，，，，，，，·············，，，，，，12

6.5不包括在本部分中的阀··，，，，····。·。··尸········································，··，··········，，·········……13

7出口处马赫数较高的阀·····················，·········。。························，·····························一·13

7.1简介····································，··，，········。··························································……13

7.2计算程序··············，，，，，·，，，，······。。。·····································，············，··········，，，···，一·13

附录A(资料性附录)计算示例·一一·15

参考文献····，，·，··········，，，··，，。·····························，，，···························，，··，，，·，，，·····。··。。·，一·36

图11单级多流路阀内件…卫.1.1

乃

图乙门单流路多级降压阀内件1‘

图勺d多流路多级阀内件((2个或更多流路，2级或更多级阀内件)11Q曰

表1数字常数NU卜卜

表今白阀门类型修正系数F.,典型值(全口径阀内件).·，、，·…U内卜

表O八声功率比r,V行1

表d‘频率系数G_G,11﹃日

GB/T17213.15-2005/IEC60534-8-3:2000

前言

GB/T17213《工业过程控制阀》分为如下部分:

—控制阀术语和总则(eqvIEC60534-1:1987)

—流通能力安装条件下流体流量的计算公式((IEC60534-2-1:1998,IDT)

—流通能力试验程序(IEC60534-2-3:1997,IDT)

—流通能力固有流量特性和可调比(IEC60534-2-4:1989,IDT)

—尺寸两通球形直通控制阎法兰端面距和两通球形角形控制阀法兰中心至法兰端面的间距

(IEC60534-3-1:2000,IDT)

—尺寸角行程控制阀(蝶阀除外)的端面距(IEC60534-3-2:2001,IDT)

—尺寸对焊式两通球形直通控制阀的端距(IEC60534-3-3:1998,ID丁)

—检验和例行试验(IEC60534-4:1999,IDT)

—标志(eqvIEC60534-5:1982)

—定位器与控制阀执行机构连接的安装细节定位器在直行程执行机构上的安装(IEC60534-

6-1:1997,IDT)

—定位器与控制阀执行机构连接的安装细节定位器在角行程执行机构上的安装(IEC60534-

6-2,2000,IDT)

—控制阀数据单(eqvIEC60534-7:1989)

—噪声的考虑实验室内测量空气动力流流经控制阀产生的噪声((eqvIEC60534-8-1:1986)

—噪声的考虑实验室内测量液动流流经控制阀产生的噪声((IEC60534-8-2:1991,IDT)

—噪声的考虑空气动力流流经控制阀产生的噪声预测方法(IEC60534-8-3:2000,IDT)

—噪声的考虑液动流流经控制阀产生的噪声预测方法((IEC60534-8-4,1994,IDT)

本部分为GB/T17213的第15部分

本部分等同采用IEC60534-8-3:2000((工业过程控制阀第8-3部分:噪声的考虑空气动力流流

经控制阀产生的噪声预测方法))(英文版)。

本部分等同翻译IEC60534-8-3:2000

为便于使用，本部分作了下列编辑性修改:

a)"IEC60534的本部分”一词改为G“B/T17213的本部分，，;

b)用小数点“.”代替作为小数点的逗号“，”;

C)删除国际标准的前言;

d)规范性引用文件用“GB/T17213(所有部分)”删除"GB/T17213.1",

e)用“压差比系数二二”取代附7eA例1中的“压降比系数s7

f)用“I厂代替作为对数符号的“log,”,

g)删除数值比较中的不合理符号(如:例1中7.2X1护)7.2X1护的“>”号，例2中6.9X10')

5.6X10“的“二”号);

h)用p“en=4.21X105Pa'，取代例1和例4中的p“za--4.2X10"P.%

另外，资料性附录中仅对已知数据出现的差错作了相应更正，而对示例中计算过程取得的数据的差

错未作更改

本部分的附录A为资料性附录。

本部分由中国机械工业联合会提出。

I

CB/T17213.15-2005/IEC60534-8-3:2000

本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第一分技术委员会归口。

本部分由上海工业自动化仪表研究所西派埃仪表成套有限公司负责起草。参加起草的单位:上海

自动化仪表股份有限公司自动化仪表七厂、天津市自动化仪表四厂、机械工业仪器仪表综合技术经济研

究所、重庆川仪十一厂有限公司、吴忠仪表股份有限公司。

本标准主要起草人:陈蒙南、李元涛、范萍、王群增、郑秋萍、冯晓升、王凌霄、王燕、高强

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引言

机械流动功率，同声效系数一样与流体流态有关。声效系数与转换为内部声功率的机械流动功率

是成比例关系的

本方法还提供了计算内部声压和与之对应的峰频率的方法，而峰频率在管道传播损失计算中是至

关重要的

目前，控制阀用户普遍要求知道管道外的声压级，典型地是要求知道控制阀或渐扩管下游1m处

和管壁外1m处的卢压级。本部分提供了求得这些值的方法

本部分等式中用到的阀的尺寸参数等同于GB/T17213.1和GB/T17213.2

在一般的控制阀中，通过控制阀外壁传出的噪声很小。人们感兴趣的噪声是在控制阀下游和管道

中产生的并通过管壁逐渐消失的噪声，比较典型的测量地点是在阀体下游1m处和管壁外侧1m处

第二种噪声源可能在气体以高马赫数冲出控制阀时产生。本部分中的方法允许估算这些将会被以

对数形式加在阀体内产生的噪声上的附加噪声。参见第5章和第6章马赫数不大于。.3和第7章马赫

数大于。3的相关内容。

虽然这种预测方法不能保证结果完全正确，但它得出的计算结果与实验室条件下得出的大部分噪

声数据相差在5dB以内(见GB/T17213.8).

大部分试验数据往往是在常温下以空气为介质采用这种方法得出的，本方法也普遍适用于其他气

体和蒸汽.并且在更高的压力下也是适用的。当流体在极限温度以及下游压力与大气压力相差甚远的

条件下或者在临界点附近运动时，就增加了结果的不确定性。等式中包括了与流体密度和比热比有关

的项

注试验室空气试验一般在上游压力不超过1830kPa(18.3bar)和下游压力不超过1600kPa(16.0bar)下进行，蒸

汽试验温度不超过225℃时与计算值吻合较好。

传播损失计算式建立在管道内声波和管壁共振产生的声波相互作用的精确分析上。在上业上允许

管道壁厚有较大的公差，这严重制约着需要采用非常复杂的数学方法才能‘得到的传播损失的值的精确

度，因此，应用了简化的方法

计算实例见附录A

本方法基于第2章列出的规范性引用文件和参考文献给出的参考文件。

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工业过程控制阀第8-3部分:

噪声的考虑空气动力流流经控制阀

产生的噪声预测方法

范围

GB/T17213的本部分规定了一种预测可压缩流体流经控制阀及与之相连渐扩管道所产生的外部

声压级的理论方法。

本方法中考虑的气体为基于理想气体定律的单相于燥气体或蒸汽。

本部分仅考虑由气体动力流流经控制阀及相连管道所产生的噪声。本部分不考虑由反射、机械振

动、不稳定的流体状态和其他不可预测因素引起的噪声。

本部分假定噪声测量处下游至少有2m的直管段。

本方法只适用于钢制或钢铁合金制管道(见5.6中式(38)和式(40))0

本方法适用于下列单级阀:球形阀(直通阀，角形阀)，蝶阀，旋塞阀(偏心旋塞阀，球面旋塞阀)，球

阀，套筒阀。但不包括特定凡C的乘积超过额定流量系数50%的全口径球阀.

本部分也不涉及特殊的低噪音阀内件，见6.5。当标准阀内件的阀出口处马赫数超过。.3或低噪

音阀内件阀出口处马赫数超过0,2时，需用第了章的计算程序.

本部分中马赫数限定如下:

马赫数限制

马赫数所在位置

第5章标准阀内件第6章降噪阀内件第7章高马赫数应用

自由膨胀射流M没有限制没有限制没有限制

阀出口M0.30.21.0

下游渐缩管入口从不适用不适用1.0

下游管道M0.30.20_8

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB/T17213的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文

件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成

协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本

部分。

GB/T17213(其他所有部分)工业过程控制阀(IEC60534,IDT或MOD)

3定义

GB/T17213其他各部分确定的和以下术语和定义适用于本部分。

声效9数acousticalefficiency

转换成声功率的流动功率与质量流量流动功率的比值。

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3.2

外部重合频率externalcoincidencefrequency

外部声波波速与厚度等同于管壁厚度的平板内挠声波波速相等时的频率。

3.3

内部重合频率internalcoincidencefrequency

在给定的圆周模式下，声学的和结构上的轴向波数相等时的最低频率，此时传播损失最小。

3.4

带凹槽阀板蝶阀flutedvanebutterfly

阀板表面带有凹槽的翼形蝶阀，这些凹槽的目的是在不改变阀座密封线或密封面的情况下使通过

的流体形成一定的流动状态

3.5

独立流路independentflowpassage

通道内流体流动不受邻近流路内流体干涉的流路.

3.6

峰频率peakfrequency

内部声压最大时的频率。

3.7

阀门类型修正系数valvestylemodifier

F,

单流路水力直径与一个节流孔直径的比值，其中节流孔面积等于给定行程下所有相同流路的面积

之和

4符号

符号说明单位

A单流路面积m2

A,给定行程下。级的多级阀内件最后一级的总流通面积m袱

C流量系数(x，和C)各不相同(见GB/T17213.1)

C。级的多级阀内件最后一级的流量系数各不相同(见GB/T17213.1)

c.,亚音速流条件下缩流断面的声速m/‘

f钟心临界流条件下缩流断面的声速m/s

f2下游声速m/5

n阀出口直径n1

d流路直径(若非圆截面则用d动rl】

d单流路水力直径nr

d阀出日内径或渐扩管进口内径的较小值m

D‘下游管道内径nt

D缩流断面射流直径】11

d,圆节流孔直径，其面积等干给定行程下所有流路面积之和m

Fa阀门类型修正系数无量纲

r,无附接管件控制阀的液体压力恢复系数(注A)无量纲

FLn低噪声阀内件最后一级的液体压力恢复系数无量纲

Fu带附接管件控制阀的液体压力恢复系数和管道几何形状系数的复合系数(注们无量纲

F,管道几何形状系数无量纲

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符号说明单位

几外部重合频率Hz

九内部管道重合频率HZ

/产生的峰频率下工2

S,R在阀出口处或渐扩管缩径处产生的峰频率Hz

了环形频率Hz

G,G频率系数(见表4)无量纲

I径向流路的长度n1

I-单流路湿周n1

毛，，由管道渐扩管导致气体紊流引起的距管壁1m处A加权声压级dB(A)(参比P.)

L,马赫数修正值dB(参比户)

乙。八管道外A加权声压级dB(A)(参比PO

I,A。管壁In处A加权声压级dB(A)(参比P)

乙pi管壁上内部声压级(见5.6)dB(参比P.)

Lk下游管道内部声压级《见7.2)dB(参比Pa)

I.,,由阀内件和渐扩管引起的距管壁1m处组合A加权声压级dB(A)(参比Po)

1-.,总内部声功率级dB(参比W)

M流体分子质量kg/kmol

M,状态Q到状态IV时的自由膨胀射流马赫数无量纲

M,.，级的多级阀内件最后一级的自由膨胀射流马赫数无量纲

M状态V时的自由膨胀射流马赫数无量纲

从阀出口马赫数无量纲

M渐扩管人口马赫数无量纲

从缩流断面马赫数无量纲

从下游管道马赫数无量纲

刀质量流量kg/s

州，声速时的质量流量kg/,.

N数字常数(表1)各不相同

N阀内件上互相独立且完全相同的流路数无量纲

n.管道外实际大气压Pa(见注3)

D..级的多级阀件最后一级的绝对滞止压力Pa

P.参比声压，2X10-'(注5)Px

P标准大气压(注1)Pa

n.}亚音速流条件下缩流断面绝对压力Pa

户临界流条件下缩流断面绝对压力Pa

P「阀入口绝对压力Pa

户之阀出口绝对压力Pa

Pse断点处阀出口绝对压力Pa

P,,流条件下阀出日绝对压力Pa

ne}F声效系数开始为常数时阀出口绝对压力Pa

R通用气体常数=8314J八kmol·K)

r口声功率比(见表3)无量纲

T，级的多级阀内件最后一级人口绝对温度K

T亚音速流条件下缩流断面绝对温度K

GB/T17213.15-2005/IEC60534-8-3:2000

符号说明单位

T.临界流条件下缩流断面绝对温度K

T,人口绝对温度K

T1出口绝对温度K

丁王传播损失dB

了七R下游管道传播损失dB

t1,管壁厚度m

U下游管道气休速度m/、

Us渐扩管进口气体速度m/s

U亚音速流条件下缩流断面速度m/s

W。声功率W

W尺阀出口或渐扩管缩径处卢功率W

W。质量流量流动功率W

W..阀出口或渐扩管缩径处质量流是流动功率W

W。声速下质量流量流动功率W

W。参比声功率-10-11(见注5)W

a恢复修正系数无量纲

R阀出口或渐扩管人口收缩系数无量纲

r比热比无量纲

，声效系数(见注2)无量纲

N}n:和T时的流体密度kg/m'

f'1p2和T,时的流体密度kg/m'

两P。和T,时的n级的多级阀内件最后一级的流体密度kg/-,

中相对流量系数无量纲

下标

e:表示外部书

1:表示内部;

n表示阀内件最后一级;

R:表示在管道下游或渐扩管情况下。

注1;标准气压是101,325kPa或1.01325bar

注2:下标1,2,3,4和5相应表示流态I.II、皿、W.V口

注3;1bar=10'kPa=lo'Pa.

注4:为计算缩流断面压力及速度，本部分中假定气体压力恢复情况与液体相同

注5:声功率与声压一般经过对数换算以分贝形式表示，它们与参比标准有一定的对数关系，声压为:2X10一`Pa,

声功率为:10-izWo

5带标准阀内件的阀

5.1压力与压力比

噪声预测过程中需要知道儿个压力和压力比，下面给出了这些数据。

缩流断面是流速最大，压力最小的区域。其最小压力，不能低于绝对零压，可用下式计算:

力。=P}P.一P=(1)

F2

注1;此式是亚音速条件下F:的定义。

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注2:当阀带有附接管件时，用F,,IF,代‘替F,.

注3:在计算缩流断面压力时需知道参数F由缩流断面压力可计算出速度，并由此确定声效系数

在临界流条件下，缩流断面压力用下式计算:

P'..-Pi(;21}/tY-'(2)

、，-rl/

缩流断面音速流开始时的下游临界压力由下式计算:

p2,:二p，一F;.(p，一P-.)(3)

注4:当阀带有附接管件时，用F./F代替几.

修正系数。是两个压力比的比值，

a)临界流条件下入口压力与出口压力之比

b)临界流条件下人口压力与缩流断面压力之比

它可由下式计算:

a-一)g(一-一丛

)e(耘(4)

激波紊流作用(W态)开始超越剪切紊流作用m〔态)影响噪声频谱的那一点称为断点。对各流态的

解释见5.2,断点处下游压力可用下式计算:

/y〔了~1〕

P22(5)

声效系数为常数的区域(V态)开始时的下游压力由下式计算:

Pzc:一2A2.(6)

5.2各状态的定义

控制阀通过把势(压力)能转换成紊流来控制流体。控制阀中的噪声是由这种转换能量中的一小部

分产生的，大部分能量都变成热能

产生噪声的不同状态是各种声学现象或气体分子与激波相互作用的结果。状态I时，流体以亚音

速流动，气体被部分再压缩，这与F,有关。此类噪声主要由偶极子声源引起。

状态II时，噪声主要由激波之间相互作用和紊流阻塞流产生。当II态接近极限时，再压缩量减小。

状态m时，不存在等嫡再压缩。流体为超音速流动，剪切紊流占主导地位。

状态N时，马赫面形成，分子碰撞减少，激波紊流作用占主要因素。

状态V时，声效系数为常数。P的进一步降低将不会使噪声增加。

对于一组给定的工作条件，各状态确定如下:

当P2>Pzc时，状态1

当Pzc>PziP-时，状态n

当P.+>Pe异Pz。时，状态lII

当pea>p2>}Pzce时，状态IV

当户二:>p时.状态V

5.3初步计算

5.3.1阀门类型修正系数Fn

对多级阀.Fa仅适用于最后一级。

阀门类型修正系数F。可用下式计算

……，。。····。。…(7a)

Gs/T17213.15-2005/IEC60534-8-3:2000

单流路水力直径d可用下式计算:

总流路面积的等效直径d0dA4而··..·.……’···········……(7b)

d,丫4NnoA二’…“·…，··…，，，二(7c)

Fn的典型值见表2e

5.3.2射流直径A

射流直径U;用下式计算:

U=NlaF4丫CF万(8)

注..刁N,是数字常数，其值与所用的特定流量系数<ko或C.)有关，其数值可从表1中获得

注，‘使用所需的C而不是阀的额定C值.

注口

心当阀带有附接管件时，用F,,/F,代替F,.

5.3.3声功率比r

声功率比表示向下游管道辐射的声功率部分。不同的阀及管件的系数见表3,

表1数字常数N

流量系数

常数

K了〔

N.,4.9只10-a4.6X10-'

N,,4.23又1044.89又104

注:未列出的数字常数在本部分中没有应用。

表2阀门类型修正系数凡典型值(全口径阀内件)

相对流量系数。

阀类型流动方向

0.100.200.400600.801.00

流开

球形阀，抛物线阀芯流关:，;::.;::，:::.:::.:::.::

球形阀，3个V形开口阀芯任意方向0.290.400.420.430.460.48

球形阀,4个V形开口阀芯任意方向”0.250.350360.370.390.41

球形阀，6个V形开口阀芯任意方向‘0.170.230.240.260.280.30

球形阀，钻60个等径孔的套筒任意方向0.400.290.200,170,140.13

球形阀，钻120个等径孔的套筒任意方向0.290.200.140.120.100.09

蝶阀，绕中心轴回转70'任意方向0.260.340.420,500,530，57

阀板上带凹槽的70'冀形蝶阀任意方向0.080.100.150.200.240.30

6。平板蝶阀任意方向0.50

偏心旋塞阀任意方向0.120.180.220.300.360.42

900扇形球阀任意方向0.600.650.700.750.780.98

注:这只是一些典型值，实际值由制造商标明

流关时限定压力P;一Pz

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表3声功率比r

阀或管件