Qual é a causa do problema no regulador de vibração e ruído?

Na produção, por vezes encontramos válvulas reguladoras, válvulas de alívio e outras válvulas que produzem vibrações e ruídos significativos. Na verdade, a geração simultânea de vibração e ruído ocorre devido à erosão severa do núcleo e da sede da válvula, como trincas por atrito em série nas peças internas, sulcos profundos e poros, podendo até causar fratura da haste. O uso dessas válvulas afeta seriamente seu desempenho e reduz sua vida útil. A vibração e o ruído em válvulas reguladoras, de acordo com os fatores que os induzem, podem ser divididos em vibração mecânica, cavitação e vibração do fluido (correntes parasitas), entre outras causas. A cavitação é um fator que causa vibração e ruído em válvulas reguladoras, geralmente em meios líquidos. A causa fundamental da cavitação é a aceleração do fluido dentro da válvula reguladora, devido à contração do fluxo, e a consequente queda de pressão estática do líquido. Quanto menor a diferença de pressão antes e depois da abertura da válvula, maior a velocidade do fluxo e maior a probabilidade de cavitação. Quanto mais obstruído o fluxo, menor a queda de pressão. A vibração mecânica, de acordo com sua forma de expressão, pode ser dividida em dois estados. Um estado é o de um regulador da vibração geral, ou seja, o regulador na tubulação ou fibrilação frequente, devido à vibração violenta da tubulação ou da base, causada pela vibração do regulador. Também está relacionado à frequência, isto é, quando a frequência externa e a do sistema são iguais ou próximas à frequência natural, a energia de vibração forçada atinge o máximo, produzindo ressonância. Outro estado é a vibração da válvula reguladora, cuja principal razão é o rápido aumento da velocidade do fluido, a mudança brusca na diferença de potencial entre os pontos antes e depois da válvula reguladora, fazendo com que o regulador produza oscilações severas. A vibração do fluido em vórtices dentro da válvula de estrangulamento, devido ao atrito, resistência e perturbação de vários fatores, inevitavelmente produz uma ampla variedade de fluxos de vórtices, como o impacto do fluido na haste, a passagem por folgas e curvas em cantos e desvios, com fluxo de vórtices, interação do fluxo de vórtice com o cilindro, induzindo vibração, que se origina do som. Quando a frequência de vibração do ar se acopla à frequência natural de vibração dos componentes mecânicos, ou à oscilação da coluna de onda estacionária acústica transversal e longitudinal da tubulação, ao impacto dinâmico, à compressão dinâmica de gases ou a outros acoplamentos de ondas de pressão de fluxo instável, a vibração e o ruído aumentam. Se o fluido flui através da válvula de controle, podem se formar bolhas de mistura bifásica gás-líquido, que também podem reduzir e expandir o ruído do fluido bifásico. Além disso, a ruptura de bolhas de ar liberando uma poderosa energia pode produzir ruído de até 10.000 Hz; quanto maior o número de bolhas, mais grave o ruído. Para lidar com a vibração e o ruído, deve-se evitar, em primeiro lugar, a cavitação em uma abertura muito pequena da válvula. Se a abertura da válvula for muito pequena, a velocidade de entrada do fluido aumenta, a pressão diminui rapidamente e o fluxo de fluido através da válvula pode facilmente formar bolhas e corrosão por ar. A pequena abertura da válvula, mencionada neste artigo, pode danificar o sistema de controle de instrumentos e medidores, causando danos por cavitação, e não deve ser negligenciada. A segunda medida recomendada é a distribuição da queda de pressão em múltiplos estágios. Para prevenir a ocorrência de cavitação, a maneira mais eficaz é garantir que a queda de pressão na válvula seja menor que a diferença de pressão mínima que leva à cavitação em todos os níveis, sendo a pressão crítica insuficiente. Quando a diferença de pressão suportada pela válvula de controle for muito maior que a diferença de pressão crítica, pode-se utilizar uma estrutura de descompressão multiestágios. No projeto de uma válvula de estrangulamento multiestágios, a pressão diferencial em cada nível é reduzida, de modo que cada nível consuma parte da energia necessária, mantendo a pressão do próximo nível relativamente baixa. Isso reduz a diferença de pressão entre os níveis, facilitando a recuperação da pressão e diminuindo a velocidade de estrangulamento, evitando a geração de cavitação e minimizando seus efeitos. Caso as condições de operação do sistema sejam desfavoráveis ​​para a estrutura de descompressão multiestágios, pode-se adotar uma estrutura com camisa de estrangulamento. Por fim, deve-se planejar uma tecnologia de acionamento adequada. O processo de fabricação do acionamento é crucial para o uso da válvula reguladora, exigindo alta pressão de trabalho e baixa diferença de pressão antes e depois da válvula. Considerando a vibração mecânica, a escolha das peças corretas é fundamental. Se o disco apresentar variações rápidas entre os níveis alto e baixo, e o posicionador da válvula for de alta sensibilidade, uma pequena variação na saída do regulador ou deriva fará com que o localizador converta o sinal de saída em um valor muito alto, causando oscilações na válvula. Se a força de atrito do regulador for muito pequena, pequenas variações ou derivações no sinal de entrada serão imediatamente transmitidas ao disco, causando sua vibração. Por outro lado, se a força de atrito do regulador for muito grande, a ação em sinais pequenos sem a devida compensação de movimento em sinais grandes produzirá oscilações por histerese no regulador. Diante dessa situação, deve-se reduzir o amortecimento do regulador na parte correspondente, por exemplo, substituindo a gaxeta. A conexão da haste também deve receber atenção especial. Durante o funcionamento normal de algumas unidades, o vapor em alta temperatura e pressão que passa continuamente pelo núcleo da válvula de gaveta de alta pressão causa torque entre o núcleo e a haste da válvula. Isso afeta o pino de cisalhamento do eixo, causando vibração no mancal e no pino cilíndrico, podendo levar à sua fratura e consequente desprendimento da haste da válvula de gaveta de alta pressão, o que representa um risco à segurança. Um reparo inadequado pode resultar em sérios problemas de segurança ocultos. Portanto, a válvula de controle deve ser instalada longe da fonte de vibração, e medidas preventivas devem ser tomadas. Para lidar com correntes parasitas, recomenda-se o uso de espaçamento adequado e pequenas curvas. Quando o fluido flui por uma pequena abertura com uma luva de espaçamento adequado ou outro caminho indireto, obtém-se um volume de jato menor, reduzindo assim o volume da corrente parasita e, consequentemente, a eficiência da conversão entre energia mecânica e acústica, diminuindo efetivamente a vibração e o ruído.