Hluk čerpadla bol vždy pre zákazníkov bolesti hlavy. Či už je to spôsobené poruchou alebo vlastným hlukom samotného čerpadla, verím, že veľa zákazníkov sa pri používaní čerpadla stretne s týmito problémami. Lutsee vám dnes vysvetlí bežné zdroje hluku čerpadla.
Mechanický hluk pochádza z vibrujúcich komponentov alebo povrchov, ktoré spôsobujú počuteľné kolísanie tlaku v susedných médiách. Napríklad piesty, nevyvážené vibrácie spôsobené rotáciou a vibrujúce steny potrubia.
V objemových čerpadlách je hluk vo všeobecnosti spojený s rýchlosťou čerpadla a počtom piestov v čerpadle. Pulzácia kvapaliny je hlavným mechanicky indukovaným hlukom a naopak, tieto pulzácie môžu tiež vyvolať mechanické vibrácie v komponentoch systému čerpadla a potrubia. Nesprávne vyvažovacie závažia kľukového hriadeľa môžu tiež spôsobiť vibrácie v závislosti od rýchlosti otáčania, ktoré môžu uvoľniť základové skrutky a spôsobiť klepavý zvuk základu alebo vodiacej koľajnice. Ďalšie zvuky súvisia so zvukom opotrebovaných ojníc, opotrebovaných piestnych čapov alebo úderov piestu.
V odstredivých čerpadlách nesprávne nainštalované spojky často vytvárajú hluk (nesúososť) pri dvojnásobnej rýchlosti čerpadla. Ak sa rýchlosť čerpadla priblíži alebo prekročí kritickú rýchlosť hladiny, môžu sa vyskytnúť vysoké vibrácie spôsobené nevyváženosťou alebo hlukom spôsobeným opotrebovaním ložísk, tesnení alebo obežného kolesa. Ak dôjde k opotrebovaniu, jeho charakteristikou môže byť vydávanie vysokých pískavých zvukov. Ventilátory elektromotora, perá hriadeľa a spojovacie skrutky môžu produkovať hluk.
Kvapalný zdroj hluku
Keď sú kolísanie tlaku priamo generované pohybom kvapaliny, zdroj hluku je úmerný dynamike kvapaliny. Medzi možné zdroje energie tekutiny patrí turbulencia, oddelenie prietoku kvapaliny (vírový stav), kavitácia, vodné rázy, bleskové vyparovanie a interakcia medzi obežným kolesom a uhlom oddelenia čerpadla. Spôsobené pulzácie tlaku a prietoku môžu byť buď periodické alebo širokopásmové vo frekvencii a môžu vo všeobecnosti vyvolávať mechanické vibrácie v potrubiach alebo samotných čerpadlách. Potom môžu mechanické vibrácie šíriť hluk do okolia.
Vo všeobecnosti existujú štyri typy zdrojov pulzácií v kvapalinových čerpadlách:
(1) Diskrétne frekvenčné komponenty generované obežným kolesom čerpadla alebo piestom
(2) Širokopásmová energia turbulencie spôsobená vysokou rýchlosťou prúdenia
(3) Prerušované kmitanie širokopásmového hluku spôsobeného kavitáciou, bleskovým vyparovaním a vodným rázom predstavuje nárazový hluk.
(4) Keď prúdenie kvapaliny prechádza cez prekážky a bočné prítoky potrubného systému, periodické víry môžu spôsobiť pulzácie vyvolané prúdením, čo môže mať za následok sekundárne zmeny spektra prúdenia kolísania tlaku v odstredivom čerpadle.
To platí najmä pri prevádzke v podmienkach nedizajnovaného prietoku. Čísla zobrazené na prúdovej čiare označujú umiestnenie nasledujúcich princípov procesu toku:
V dôsledku interakcie hraničnej vrstvy medzi oblasťami s vysokou rýchlosťou a oblasťou s nízkou rýchlosťou v poli prúdenia väčšina týchto nestabilných vzorcov prúdenia vytvára víry, napríklad spôsobené prúdením kvapaliny okolo prekážok alebo cez zóny stojatej vody, alebo obojsmerným prúdením. tok. Keď tieto víry narážajú na bočnú stenu, transformujú sa na kolísanie tlaku a môžu spôsobiť lokálne oscilácie v potrubiach alebo komponentoch čerpadla. Akustická odozva potrubných systémov môže silne ovplyvniť frekvenciu a amplitúdu šírenia vírivých prúdov. Výskum ukázal, že keď je rezonancia zvuku v systéme v súlade s prirodzenou alebo preferovanou frekvenciou zdroja hluku, vírivé prúdy sú silné.
Keď odstredivé čerpadlo pracuje pri prietoku menšom alebo vyššom ako je optimálna účinnosť, okolo krytu čerpadla je zvyčajne počuť hluk. Úroveň a frekvencia tohto hluku sa líši od čerpadla k čerpadlu v závislosti od úrovne tlakovej výšky generovanej čerpadlom v danom čase, pomeru požadovaného NPSH k dostupnému NPSH a stupňa, o ktorý sa kvapalina čerpadla odchyľuje od ideálneho prietoku. Keď uhol vstupných vodiacich lopatiek, obežného kolesa a plášťa (alebo difúzora) nie je vhodný pre skutočný prietok, často sa vyskytuje hluk. Za hlavný zdroj tohto hluku sa považuje aj recirkulácia.
Predtým, ako kvapalina pretečie odstredivým čerpadlom a bude natlakovaná, musí prejsť oblasťou s tlakom, ktorý nie je väčší ako existujúci tlak vo vstupnom potrubí. Je to čiastočne spôsobené akceleračným účinkom kvapaliny vstupujúcej do vstupu obežného kolesa, ako aj oddelením prúdu vzduchu od vstupných lopatiek obežného kolesa. Ak prietoková rýchlosť V prekročí navrhovanú prietokovú rýchlosť a sprievodný uhol lopatky je nesprávny, vytvoria sa vysokorýchlostné a nízkotlakové víry. Ak tlak kvapaliny klesne na tlak odparovania, kvapalný plyn zhasne. Tlak vo vnútri priechodu sa neskôr zvýši. Následná implózia spôsobuje hluk bežne známy ako kavitácia. Zvyčajne prasknutie vzduchových vreciek na netlakovej strane lopatiek obežného kolesa spôsobuje nielen hluk, ale predstavuje aj vážne nebezpečenstvo (korózia lopatiek).
Hladina hluku meraná na plášti čerpadla s výkonom 8000 k (5970 kW) a v blízkosti vstupného potrubia počas kavitácie.
Generovanie kavitácie môže vyvolať širokopásmové vplyvy mnohých frekvencií; V tomto prípade však dominuje spoločná frekvencia lopatiek (počet lopatiek obežného kolesa vynásobený počtom otáčok za sekundu) a jej násobky. Tento typ kavitačného hluku zvyčajne produkuje veľmi vysokofrekvenčný hluk, najlepšie označovaný ako "hluk výbuchu".
Hluk kavitácie môže byť počuť aj vtedy, keď je prietok nižší, ako sú konštrukčné podmienky, alebo dokonca keď dostupný vstup NPSH presahuje NPSH požadovaný čerpadlom, čo je veľmi záhadný problém. Vysvetlenie navrhnuté Fraserom naznačuje, že táto veľmi nízka nepravidelná frekvencia, ale vysoká intenzita hluku pochádza zo spätného toku na vstupe alebo výstupe obežného kolesa alebo na dvoch miestach a každé odstredivé čerpadlo zažíva túto recirkuláciu pri určitom stave zníženia prietoku. Prevádzka v podmienkach recirkulácie poškodzuje vstup a výstup lopatiek obežného kolesa (ako aj výtlačnú stranu vodiacich lopatiek skrine). Zvýšenie hlasitosti impulzného hluku, nepravidelný hluk a zvýšenie pulzácie vstupného a výstupného tlaku pri znížení prietoku môžu slúžiť ako dôkaz recirkulácie.
Automatické regulátory tlaku alebo ventily na reguláciu prietoku môžu generovať hluk súvisiaci s turbulenciou a oddelením prúdu vzduchu. Keď tieto ventily fungujú pri silnom poklese tlaku, majú vysoké prietoky, ktoré vytvárajú značné turbulencie. Hoci generované spektrum šumu je veľmi širokopásmové, jeho charakteristiky sú sústredené okolo frekvencie so zodpovedajúcim Strouhalovým číslom približne 0.2.
Kavitácia a bleskové vyparovanie
U mnohých systémov na čerpanie kvapalín vo všeobecnosti existuje určité rýchle vyparovanie a kavitácia súvisiaca s ventilmi na reguláciu tlaku v čerpadle alebo systéme prívodu. V dôsledku výraznej straty prietoku spôsobenej škrtením vedú vyššie prietoky k závažnejšej kavitácii.
V sacom potrubí objemového čerpadla môže piest generovať pulzácie s vysokou amplitúdou a môže byť posilnený akustickým výkonom systému, čo spôsobuje, že dynamický tlak periodicky dosahuje tlak odparovania kvapaliny, aj keď statický tlak na nasávaní port môže byť väčší ako tento tlak. Keď sa cirkulačný tlak zvýši, bubliny prasknú, vytvárajú hluk a ovplyvňujú systém, čo môže viesť ku korózii a tiež k nepríjemnému hluku.
Keď sa tlak horúcej tlakovej vody zníži škrtením (ako sú ventily na reguláciu prietoku), rýchle vyparovanie je obzvlášť bežné v systémoch horúcej vody (systémy napájacích čerpadiel). Pokles tlaku spôsobuje náhle vyparovanie kvapaliny, tj bleskové vyparovanie, čo má za následok hluk podobný kavitácii. Aby sa zabránilo rýchlemu vyparovaniu po škrtení, mal by byť zabezpečený dostatočný protitlak. Na druhej strane, škrtenie by sa malo použiť na konci potrubia, aby sa energia bleskového vyparovania rozptýlila do väčšieho priestoru.