Ο μηχανικός θόρυβος προέρχεται από δονούμενα εξαρτήματα ή επιφάνειες που προκαλούν ηχητικές διακυμάνσεις της πίεσης σε παρακείμενα μέσα. Για παράδειγμα, έμβολα, μη ισορροπημένες δονήσεις που προκαλούνται από την περιστροφή και δονούμενα τοιχώματα σωλήνων.
Στις αντλίες θετικού εκτοπίσματος, ο θόρυβος σχετίζεται γενικά με την ταχύτητα της αντλίας και τον αριθμό των εμβόλων στην αντλία. Οι παλμοί του υγρού είναι ο κύριος μηχανικά επαγόμενος θόρυβος, και αντιστρόφως, αυτοί οι παλμοί μπορούν επίσης να διεγείρουν μηχανικούς κραδασμούς στα εξαρτήματα του συστήματος αντλίας και σωληνώσεων. Τα λανθασμένα βάρη ισορροπίας στροφαλοφόρου μπορούν επίσης να προκαλέσουν δόνηση ανάλογα με την ταχύτητα περιστροφής, η οποία μπορεί να χαλαρώσει τα μπουλόνια θεμελίωσης και να παράγει έναν ήχο χτυπήματος της βάσης ή της ράγας οδήγησης. Άλλοι θόρυβοι σχετίζονται με τον ήχο από φθαρμένες μπιέλες, φθαρμένους πείρους εμβόλου ή χτυπήματα εμβόλου.
Στις φυγοκεντρικές αντλίες, οι λανθασμένα τοποθετημένοι σύνδεσμοι συχνά παράγουν θόρυβο (κακή ευθυγράμμιση) με διπλάσια ταχύτητα της αντλίας. Εάν η ταχύτητα της αντλίας πλησιάσει ή υπερβεί την κρίσιμη ταχύτητα της στάθμης, μπορεί να προκληθεί υψηλή δόνηση που προκαλείται από ανισορροπία ή θόρυβο που δημιουργείται από φθορά του ρουλεμάν, της στεγανοποίησης ή της πτερωτής. Εάν παρουσιαστεί φθορά, το χαρακτηριστικό του μπορεί να είναι η εκπομπή υψηλών ήχων σφυρίσματος. Οι ανεμιστήρες του ηλεκτρικού κινητήρα, τα κλειδιά άξονα και τα μπουλόνια ζεύξης μπορεί να παράγουν θόρυβο.
Πηγή υγρού θορύβου
Όταν οι διακυμάνσεις της πίεσης δημιουργούνται άμεσα από την κίνηση του υγρού, η πηγή θορύβου είναι ανάλογη με τη δυναμική του υγρού. Πιθανές πηγές ενέργειας ρευστού περιλαμβάνουν αναταράξεις, διαχωρισμό ροής υγρού (κατάσταση στροβιλισμού), σπηλαίωση, σφύρα νερού, εξάτμιση φλας και την αλληλεπίδραση μεταξύ της γωνίας διαχωρισμού της πτερωτής και της αντλίας. Οι παλμοί πίεσης και ροής που προκαλούνται μπορεί να είναι είτε περιοδικοί είτε ευρυζωνικοί σε συχνότητα και γενικά μπορεί να διεγείρουν μηχανικούς κραδασμούς στους αγωγούς ή τις ίδιες τις αντλίες. Στη συνέχεια, οι μηχανικοί κραδασμοί μπορούν να διαχέουν το θόρυβο στο περιβάλλον.
Γενικά, υπάρχουν τέσσερις τύποι πηγών παλμών στις αντλίες υγρών:
(1) Στοιχεία διακριτής συχνότητας που παράγονται από την πτερωτή ή το έμβολο της αντλίας
(2) Ευρυζωνική ενέργεια αναταράξεων που προκαλείται από υψηλή ταχύτητα ροής
(3) Η διακοπτόμενη ταλάντωση του ευρυζωνικού θορύβου που προκαλείται από τη σπηλαίωση, την εξάτμιση φλας και το σφυρί νερού συνιστά θόρυβο πρόσκρουσης
(4) Όταν η ροή του υγρού διέρχεται μέσα από εμπόδια και πλευρικούς παραποτάμους του συστήματος σωληνώσεων, οι περιοδικές δίνες μπορεί να προκαλέσουν παλμούς που προκαλούνται από τη ροή, οι οποίοι μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα δευτερογενείς αλλαγές στο φάσμα της ροής των διακυμάνσεων της πίεσης στη φυγόκεντρη αντλία.
Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν λειτουργεί υπό συνθήκες μη σχεδιασμένης ροής. Οι αριθμοί που εμφανίζονται στη γραμμή ροής υποδεικνύουν τη θέση των ακόλουθων αρχών της διαδικασίας ροής:
Λόγω της αλληλεπίδρασης του οριακού στρώματος μεταξύ των περιοχών υψηλής-και χαμηλής{1}}ταχύτητας στο πεδίο ροής, τα περισσότερα από αυτά τα ασταθή μοτίβα ροής δημιουργούν δίνες, για παράδειγμα, που προκαλούνται από τη ροή υγρού γύρω από εμπόδια ή μέσα από στάσιμες ζώνες νερού ή από αμφίδρομη ροή. Όταν αυτές οι δίνες προσκρούουν στο πλευρικό τοίχωμα, μετατρέπονται σε διακυμάνσεις της πίεσης και μπορεί να προκαλέσουν τοπικές ταλαντώσεις στους αγωγούς ή στα εξαρτήματα της αντλίας. Η ακουστική απόκριση των συστημάτων σωληνώσεων μπορεί να επηρεάσει έντονα τη συχνότητα και το πλάτος της διάχυσης δινορευμάτων. Έρευνες έχουν δείξει ότι τα δινορεύματα είναι ισχυρότερα όταν ο συντονισμός του ήχου στο σύστημα είναι συνεπής με τη φυσική ή την προτιμώμενη συχνότητα της πηγής θορύβου.
Οτανη φυγοκεντρική αντλίαλειτουργεί με ρυθμό ροής μικρότερο ή μεγαλύτερο από τη βέλτιστη απόδοση, συνήθως ακούγεται θόρυβος γύρω από το περίβλημα της αντλίας. Το επίπεδο και η συχνότητα αυτού του θορύβου ποικίλλει από αντλία σε αντλία, ανάλογα με το επίπεδο κεφαλής πίεσης που παράγεται από την αντλία εκείνη τη στιγμή, την αναλογία του απαιτούμενου NPSH προς το διαθέσιμο NPSH και τον βαθμό στον οποίο το υγρό της αντλίας αποκλίνει από την ιδανική ροή. Όταν η γωνία των οδηγών πτερυγίων εισόδου, της πτερωτής και του περιβλήματος (ή του διαχύτη) δεν είναι κατάλληλη για την πραγματική ταχύτητα ροής, εμφανίζεται συχνά θόρυβος. Η κύρια πηγή αυτού του θορύβου θεωρείται επίσης η ανακυκλοφορία. (Καλώς ήρθατε να ακολουθήσετε το WeChat: Pump Friends Circle)
Προτού το υγρό ρέει μέσω της φυγοκεντρικής αντλίας και συμπιεστεί, πρέπει να περάσει από μια περιοχή με πίεση όχι μεγαλύτερη από την υπάρχουσα πίεση στον σωλήνα εισαγωγής. Αυτό οφείλεται εν μέρει στην επιτάχυνση του υγρού που εισέρχεται στην είσοδο της πτερωτής, καθώς και στον διαχωρισμό της ροής αέρα από τα πτερύγια εισόδου της πτερωτής. Εάν ο ρυθμός ροής V υπερβαίνει τον ρυθμό ροής σχεδιασμού και η συνοδευτική γωνία του πτερυγίου είναι λανθασμένη, θα σχηματιστούν δίνες υψηλής-ταχύτητας και χαμηλής-πίεσης. Εάν η πίεση του υγρού πέσει στην πίεση εξάτμισης, το υγρό αέριο θα αναβοσβήσει. Η πίεση μέσα στο πέρασμα θα αυξηθεί αργότερα. Η επακόλουθη έκρηξη προκαλεί θόρυβο ευρέως γνωστό ως σπηλαίωση. Συνήθως, η ρήξη των θυλάκων αέρα στη μη πιεστική πλευρά των πτερυγίων της πτερωτής όχι μόνο προκαλεί θόρυβο, αλλά επίσης εγκυμονεί σοβαρούς κινδύνους (διάβρωση πτερυγίων).
Το επίπεδο θορύβου μετρήθηκε στο περίβλημα μιας αντλίας 8000 ίππων (5970 kW) και κοντά στον αγωγό εισόδου κατά τη διάρκεια της σπηλαίωσης.
Η δημιουργία σπηλαίωσης μπορεί να διεγείρει ευρυζωνικές επιπτώσεις πολλών συχνοτήτων. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, κυριαρχεί η κοινή συχνότητα των πτερυγίων (ο αριθμός των πτερυγίων του στροφείου πολλαπλασιασμένος με τον αριθμό των στροφών ανά δευτερόλεπτο) και τα πολλαπλάσια της. Αυτός ο τύπος θορύβου σπηλαίωσης παράγει συνήθως πολύ-θόρυβο συχνότητας, που αναφέρεται καλύτερα ως "θόρυβος έκρηξης".
Ο θόρυβος της σπηλαίωσης μπορεί επίσης να ακουστεί όταν ο ρυθμός ροής είναι χαμηλότερος από τη σχεδιαστική συνθήκη ή ακόμα και όταν η διαθέσιμη είσοδος NPSH υπερβαίνει το NPSH που απαιτείται από την αντλία, κάτι που είναι ένα πολύ αινιγματικό πρόβλημα. Η εξήγηση που προτείνεται από τον Fraser υποδηλώνει ότι αυτός ο θόρυβος πολύ χαμηλής ακανόνιστης συχνότητας αλλά- υψηλής έντασης προέρχεται από την αντίστροφη ροή στην είσοδο ή την έξοδο της πτερωτής ή σε δύο θέσεις, και κάθε φυγοκεντρική αντλία βιώνει αυτήν την ανακυκλοφορία σε μια συγκεκριμένη συνθήκη μείωσης του ρυθμού ροής. Η λειτουργία υπό συνθήκες ανακυκλοφορίας καταστρέφει την είσοδο και την έξοδο των πτερυγίων της πτερωτής (καθώς και την πλευρά πίεσης των πτερυγίων οδήγησης του περιβλήματος). Η αύξηση της έντασης του παλμικού θορύβου, ο ακανόνιστος θόρυβος και η αύξηση του παλμού της πίεσης εισόδου και εξόδου όταν μειώνεται ο ρυθμός ροής μπορούν όλα να χρησιμεύσουν ως ένδειξη ανακυκλοφορίας.
Οι αυτόματοι ρυθμιστές πίεσης ή οι βαλβίδες ελέγχου ροής μπορούν να δημιουργήσουν θόρυβο που σχετίζεται τόσο με το στροβιλισμό όσο και με το διαχωρισμό της ροής αέρα. Όταν αυτές οι βαλβίδες λειτουργούν υπό σοβαρή πτώση πίεσης, έχουν υψηλούς ρυθμούς ροής που δημιουργούν σημαντικές αναταράξεις. Αν και το παραγόμενο φάσμα θορύβου είναι πολύ ευρείας ζώνης, τα χαρακτηριστικά του επικεντρώνονται γύρω από μια συχνότητα με αντίστοιχο αριθμό Strouhal περίπου 0,2.
Σπηλαίωση και εξάτμιση φλας
Για πολλά συστήματα άντλησης υγρών, υπάρχει γενικά κάποια ταχεία εξάτμιση και σπηλαίωση που σχετίζεται με βαλβίδες ελέγχου πίεσης στην αντλία ή στο σύστημα παροχής. Λόγω της σημαντικής απώλειας ροής που προκαλείται από το στραγγαλισμό, οι υψηλότεροι ρυθμοί ροής έχουν ως αποτέλεσμα πιο σοβαρή σπηλαίωση.
Στη γραμμή αναρρόφησης μιας αντλίας θετικού εκτοπίσματος, το έμβολο μπορεί να δημιουργήσει παλμούς υψηλού πλάτους και να ενισχυθεί από την ακουστική απόδοση του συστήματος, προκαλώντας τη δυναμική πίεση να φθάνει περιοδικά την πίεση εξάτμισης του υγρού, ακόμα κι αν η στατική πίεση στη θύρα αναρρόφησης μπορεί να είναι μεγαλύτερη από αυτήν την πίεση. Όταν η πίεση κυκλοφορίας αυξάνεται, οι φυσαλίδες σπάνε, παράγοντας θόρυβο και επηρεάζει το σύστημα, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε διάβρωση και επίσης να παράγει δυσάρεστο θόρυβο.
Όταν η πίεση του ζεστού νερού υπό πίεση μειώνεται μέσω στραγγαλισμού (όπως οι βαλβίδες ελέγχου ροής), η εξάτμιση είναι ιδιαίτερα συχνή σε συστήματα ζεστού νερού (συστήματα αντλιών τροφοδοσίας). Η μείωση της πίεσης προκαλεί ξαφνική εξάτμιση του υγρού, δηλαδή αστραπιαία εξάτμιση, με αποτέλεσμα θόρυβο παρόμοιο με τη σπηλαίωση. Για να αποφευχθεί η ταχεία εξάτμιση μετά το στραγγαλισμό, θα πρέπει να παρέχεται επαρκής αντίθλιψη. Από την άλλη πλευρά, θα πρέπει να εφαρμόζεται στραγγαλισμός στο τέλος του αγωγού για να διασκορπιστεί η ενέργεια της εξάτμισης σε μεγαλύτερο χώρο.
