Механічний шум походить від вібруючих компонентів або поверхонь, які створюють чутні коливання тиску в сусідніх середовищах. Наприклад, поршні, незбалансовані коливання, спричинені обертанням, і вібруючі стінки труб.
У об’ємних насосах шум, як правило, пов’язаний зі швидкістю насоса та кількістю поршнів у насосі. Пульсація рідини є основним механічним шумом, і навпаки, ці пульсації також можуть порушувати механічні вібрації в компонентах насоса та трубопроводу. Неправильний балансир колінчастого вала також може спричинити вібрацію відповідно до швидкості обертання, що може послабити фундаментні болти та створити стукіт фундаменту або напрямної. Інші шуми пов’язані зі звуком зношених шатунів, зношених поршневих пальців або ударів поршня.
У відцентрових насосах неправильно встановлені муфти часто створюють шум (зміщення) при подвійній швидкості насоса. Якщо швидкість насоса наближається або перевищує критичну швидкість рівня, може виникнути сильна вібрація, спричинена дисбалансом або шумом, створюваним зносом підшипника, ущільнення або робочого колеса. Якщо відбувається знос, його характеристикою може бути випромінювання високих свистячих звуків. Вентилятори електричного двигуна, шпонки валу та з’єднувальні болти можуть виробляти шум зазору.
Рідке джерело шуму
Коли коливання тиску викликані безпосередньо рухом рідини, джерело шуму пропорційне динаміці рідини. Можливі джерела живлення рідини включають турбулентність, відрив потоку рідини (вихровий стан), кавітацію, гідроудар, швидке випаровування та взаємодію між робочим колесом і кутом відриву насоса. Викликані пульсації тиску та потоку можуть бути періодичними або широкосмуговими за частотою і, як правило, можуть викликати механічні коливання в самих трубопроводах або насосах. Тоді механічні коливання можуть поширювати шум у навколишнє середовище.
Загалом існує чотири типи джерел пульсації рідинних насосів:
(1) Дискретні компоненти частоти, створені робочим колесом або поршнем насоса
(2) Широкосмугова енергія турбулентності, викликана високою швидкістю потоку
(3) Переривчасті коливання широкосмугового шуму, спричинені кавітацією, блискавичним випаровуванням і гідроударом, є ударним шумом
(4) Коли потік рідини проходить через перешкоди та бічні притоки системи трубопроводу, періодичні завихрення можуть викликати пульсації потоку, що може призвести до вторинних змін спектру потоку коливань тиску в відцентровому насосі.
Це особливо вірно при роботі в умовах непроектного потоку. Цифри, показані на лінії потоку, вказують на розташування наступних принципів потокового процесу:
Через взаємодію прикордонного шару між областями високої-швидкості та низької{1}}швидкості в полі течії більшість із цих нестабільних моделей течії створюють завихрення, спричинені, наприклад, потоком рідини навколо перешкод або через зони стоячої води, або двонаправленим потоком. Коли ці вихори впливають на бічні стінки, вони перетворюються на коливання тиску та можуть викликати локальні коливання в трубопроводах або компонентах насоса. Акустичний відгук трубопровідних систем може сильно впливати на частоту та амплітуду дифузії вихрових струмів. Дослідження показали, що вихрові струми найсильніші, коли резонанс звуку в системі відповідає природній або бажаній частоті джерела шуму.
Коливідцентровий насоспрацює зі швидкістю потоку, меншою або більшою за оптимальну ефективність, навколо корпусу насоса зазвичай чути шум. Рівень і частота цього шуму змінюються від насоса до насоса, залежно від рівня напору, створюваного насосом у той час, відношення необхідного NPSH до доступного NPSH і ступеня, до якого рідина насоса відхиляється від ідеального потоку. Коли кут нахилу направляючих лопаток, робочого колеса та корпусу (або дифузора) не відповідає фактичній швидкості потоку, часто виникає шум. Основним джерелом цього шуму також вважається рециркуляція. (Ласкаво просимо підписатися на WeChat: Pump Friends Circle)
Перед тим, як рідина протікає через відцентровий насос і створюється тиск, вона повинна пройти через зону з тиском, що не перевищує існуючий тиск у вхідній трубі. Це частково пов’язано з ефектом прискорення рідини, що надходить у вхідний отвір крильчатки, а також через відділення потоку повітря від вхідних лопатей крильчатки. Якщо швидкість потоку V перевищує проектну швидкість потоку, а відповідний кут лопаті є неправильним, утворяться вихори високого-швидкості та низького{3}}тиску. Якщо тиск рідини падає до тиску випаровування, рідкий газ спалахне. Тиск всередині проходу згодом збільшиться. Подальша імплозія викликає шум, широко відомий як кавітація. Зазвичай розрив повітряних кишень на безнапірній стороні лопатей робочого колеса не тільки спричиняє шум, але й створює серйозну небезпеку (корозія лопатей).
Рівень шуму, виміряний на корпусі насоса потужністю 8000 к.с. (5970 кВт) і поблизу вхідного трубопроводу під час кавітації.
Генерація кавітації може викликати широкосмугові впливи багатьох частот; Однак у цьому випадку домінує загальна частота лопатей (кількість лопатей робочого колеса, помножена на кількість обертів за секунду) і її кратні. Цей тип кавітаційного шуму зазвичай створює дуже-шум високої частоти, який найкраще називати «шумом вибуху».
Шум кавітації також можна почути, коли швидкість потоку нижча за проектні умови або навіть коли доступний NPSH на вході перевищує NPSH, необхідний насосу, що є дуже загадковою проблемою. Пояснення, запропоноване Фрейзером, припускає, що цей шум дуже низької нерівномірної частоти, але високої -інтенсивності, виникає через зворотний потік на вході чи виході з робочого колеса або в двох місцях, і кожен відцентровий насос відчуває цю рециркуляцію за певних умов зниження швидкості потоку. Робота в умовах рециркуляції пошкоджує вхідний і вихідний отвір лопатей робочого колеса (а також напірну сторону направляючих лопаток корпусу). Підвищення гучності імпульсного шуму, нерегулярний шум і збільшення пульсації тиску на вході та виході, коли швидкість потоку зменшується, можуть служити доказами рециркуляції.
Автоматичні регулятори тиску або клапани регулювання потоку можуть створювати шум, пов’язаний як з турбулентністю, так і з розділенням повітряного потоку. Коли ці клапани працюють за сильного падіння тиску, вони мають високу швидкість потоку, що створює значну турбулентність. Хоча спектр генерованого шуму є дуже широкосмуговим, його характеристики зосереджені навколо частоти з відповідним числом Струхаля приблизно 0,2.
Кавітація та швидке випаровування
Для багатьох систем перекачування рідини, як правило, спостерігається деяке різке випаровування та кавітація, пов’язана з клапанами регулювання тиску в насосі або системі подачі. Через значну втрату потоку, спричинену дроселюванням, вищі швидкості потоку призводять до сильнішої кавітації.
У всмоктувальній лінії об’ємного насоса поршень може генерувати пульсації високої амплітуди та посилюватись за рахунок акустичних характеристик системи, змушуючи динамічний тиск періодично досягати тиску випаровування рідини, навіть якщо статичний тиск у всмоктуючому отворі може бути вищим за цей тиск. Коли циркуляційний тиск збільшується, бульбашки лопаються, створюючи шум і впливаючи на систему, що може призвести до корозії, а також створювати неприємний шум.
Коли тиск гарячої води під тиском зменшується через дроселювання (наприклад, клапани регулювання потоку), різке випаровування особливо поширене в системах гарячого водопостачання (системи живильних насосів). Зменшення тиску спричиняє раптове випаровування рідини, тобто швидке випаровування, що призводить до шуму, схожого на кавітацію. Щоб уникнути швидкого випаровування після дроселювання, слід забезпечити достатній протитиск. З іншого боку, дроселювання слід застосовувати в кінці трубопроводу, щоб розсіяти енергію швидкого випаровування у більший простір.
