Механический шум возникает из-за вибрации компонентов или поверхностей, которые создают слышимые колебания давления в соседних средах. Например, поршни, несбалансированные вибрации, вызванные вращением, и вибрирующие стенки труб.
В объемных насосах шум обычно связан со скоростью насоса и количеством поршней в насосе. Пульсация жидкости является основным механическим шумом, и, наоборот, эти пульсации могут также вызывать механические вибрации в компонентах насосов и трубопроводных систем. Неправильные балансировочные грузы коленчатого вала также могут вызвать вибрацию в зависимости от скорости вращения, что может привести к ослаблению фундаментных болтов и появлению стука фундамента или направляющей. Другие шумы связаны со звуком изношенных шатунов, поршневых пальцев или ударов поршня.
В центробежных насосах неправильно установленные муфты часто создают шум (перекос) при удвоенной скорости насоса. Если скорость насоса приближается или превышает критическую скорость уровня, может возникнуть сильная вибрация, вызванная дисбалансом или шумом, создаваемым износом подшипников, уплотнений или рабочего колеса. Если имеет место износ, его характерным признаком может быть появление пронзительных свистящих звуков. Вентиляторы электродвигателей, шпонки вала и стяжные болты могут издавать габаритный шум.
Источник жидкостного шума
Когда колебания давления непосредственно генерируются движением жидкости, источник шума пропорционален динамике жидкости. Возможные источники энергии жидкости включают турбулентность, разделение потока жидкости (состояние вихря), кавитацию, гидравлический удар, мгновенное испарение и взаимодействие между рабочим колесом и углом отделения насоса. Вызванные пульсации давления и расхода могут быть периодическими или широкополосными по частоте и обычно могут вызывать механические вибрации в трубопроводах или самих насосах. Затем механические вибрации могут распространять шум в окружающую среду.
Обычно в жидкостных насосах существует четыре типа источников пульсации:
(1) Дискретные частотные составляющие, генерируемые рабочим колесом или поршнем насоса.
(2) Энергия широкополосной турбулентности, вызванная высокой скоростью потока.
(3) Прерывистые колебания широкополосного шума, вызванные кавитацией, мгновенным испарением и гидроударом, представляют собой ударный шум.
(4) Когда поток жидкости проходит через препятствия и боковые притоки трубопроводной системы, периодические вихри могут вызывать пульсации потока, что может привести к изменениям вторичного спектра потока из-за колебаний давления в центробежном насосе.
Это особенно актуально при работе в условиях нерасчетного расхода. Числа, показанные на линии тока, указывают на расположение следующих принципов потокового процесса:
Из-за взаимодействия пограничного слоя между областями высокой-скорости и низкой-скорости в поле потока большинство этих нестабильных структур потока создают вихри, вызванные, например, обтеканием жидкости вокруг препятствий или через зоны застойной воды или двунаправленным потоком. Когда эти вихри ударяются о боковую стенку, они трансформируются в колебания давления и могут вызвать локальные колебания в трубопроводах или компонентах насоса. Акустический отклик трубопроводных систем может сильно влиять на частоту и амплитуду диффузии вихревых токов. Исследования показали, что вихревые токи наиболее сильны, когда резонанс звука в системе соответствует естественной или предпочтительной частоте источника шума.
Когдацентробежный насосработает при расходе меньше или больше оптимального КПД, вокруг корпуса насоса обычно слышен шум. Уровень и частота этого шума варьируются от насоса к насосу в зависимости от уровня напора, создаваемого насосом в данный момент, отношения требуемого NPSH к доступному NPSH и степени отклонения жидкости насоса от идеального расхода. Когда угол входных направляющих лопаток, рабочего колеса и корпуса (или диффузора) не соответствует фактическому расходу, часто возникает шум. Основным источником этого шума также считается рециркуляция. (Добро пожаловать на WeChat: Круг друзей-насосов)
Прежде чем жидкость пройдет через центробежный насос и окажется под давлением, она должна пройти через участок с давлением, не превышающим существующее давление во впускном трубопроводе. Частично это связано с эффектом ускорения жидкости, поступающей на вход рабочего колеса, а также отрывом воздушного потока от входных лопаток рабочего колеса. Если расход V превышает расчетный расход и соответствующий угол лопасти неправильный, образуются вихри с высокой-скоростью и низким-давлением. Если давление жидкости упадет до давления испарения, жидкий газ испарится. Давление внутри прохода позже увеличится. Последующий взрыв вызывает шум, известный как кавитация. Обычно разрыв воздушных карманов на ненапорной стороне лопастей рабочего колеса не только вызывает шум, но и представляет серьезную опасность (коррозия лопастей).
Уровень шума измерен на корпусе насоса мощностью 8000 л.с. (5970 кВт) и возле впускного трубопровода во время кавитации.
Генерация кавитации может вызывать широкополосные воздействия многих частот; Однако в этом случае доминирует общая частота лопаток (количество лопаток рабочего колеса, умноженное на число оборотов в секунду) и кратные ей. Этот тип кавитационного шума обычно создает очень высокочастотный-шум, который лучше всего называют «шумом взрыва».
Шум кавитации также может быть слышен, когда расход ниже расчетного или даже когда доступный кавитационный запас на входе превышает кавитационный запас, необходимый для насоса, что является очень загадочной проблемой. Объяснение, предложенное Фрейзером, предполагает, что этот шум с очень низкой неравномерной частотой, но высокой-интенсивностью возникает из-за обратного потока на входе или выходе рабочего колеса или в двух местах, и каждый центробежный насос испытывает эту рециркуляцию при определенных условиях снижения расхода. Работа в условиях рециркуляции повреждает вход и выход лопаток рабочего колеса (а также напорную сторону направляющих лопаток корпуса). Увеличение громкости импульсного шума, нерегулярный шум, усиление пульсации давления на входе и выходе при уменьшении расхода могут служить свидетельством рециркуляции.
Автоматические регуляторы давления или клапаны регулирования расхода могут создавать шум, связанный как с турбулентностью, так и с разделением воздушного потока. Когда эти клапаны работают при сильном перепаде давления, они имеют высокие скорости потока, которые создают значительную турбулентность. Хотя спектр генерируемого шума является очень широкополосным, его характеристики сосредоточены вокруг частоты с соответствующим числом Струхаля, равным примерно 0,2.
Кавитация и мгновенное испарение
Во многих системах перекачки жидкости обычно наблюдается некоторое внезапное испарение и кавитация, связанные с клапанами регулирования давления в насосе или системе подачи. Из-за значительных потерь потока, вызванных дросселированием, более высокие скорости потока приводят к более серьезной кавитации.
Во всасывающей линии объемного насоса поршень может генерировать пульсации высокой амплитуды и усиливаться за счет акустических характеристик системы, в результате чего динамическое давление периодически достигает давления испарения жидкости, даже если статическое давление на всасывающем отверстии может быть больше, чем это давление. Когда циркуляционное давление увеличивается, пузырьки лопаются, создавая шум и воздействуя на систему, что может привести к коррозии, а также вызвать неприятный шум.
Когда давление горячей воды под давлением снижается из-за дросселирования (например, клапанов регулирования расхода), мгновенное испарение особенно распространено в системах горячего водоснабжения (системах питательных насосов). Снижение давления вызывает внезапное испарение жидкости, т.е. мгновенное испарение, что приводит к шуму, похожему на кавитацию. Чтобы избежать мгновенного испарения после дросселирования, необходимо обеспечить достаточное противодавление. С другой стороны, дросселирование должно применяться в конце трубопровода, чтобы рассеять энергию мгновенного испарения в большее пространство.
