Buka pumpe uvijek je bila glavobolja za kupce. Bez obzira na to je li to uzrokovano kvarom ili inherentnom bukom same pumpe, vjerujem da će se mnogi korisnici susresti s ovim problemima prilikom korištenja pumpe. Danas će vam Lutsee objasniti uobičajene izvore buke pumpe.
Mehanička buka potječe od vibrirajućih komponenti ili površina koje proizvode čujne fluktuacije tlaka u susjednim medijima. Na primjer, klipovi, neuravnotežene vibracije uzrokovane rotacijom i vibrirajući zidovi cijevi.
Kod pumpi s pozitivnim pomakom, buka je općenito povezana s brzinom pumpe i brojem klipova u pumpi. Pulsiranje tekućine je glavni mehanički inducirani šum, i obrnuto, te pulsacije također mogu pobuditi mehaničke vibracije u komponentama sustava pumpi i cjevovoda. Neispravni utezi za ravnotežu radilice također mogu uzrokovati vibracije u skladu s brzinom vrtnje, što može olabaviti vijke temelja i proizvesti zvuk kucanja temelja ili vodilice. Ostali zvukovi povezani su sa zvukom istrošenih klipnjača, istrošenih klipnih osovinica ili udaraca klipa.
U centrifugalnim crpkama, nepropisno instalirane spojke često proizvode buku (neusklađenost) pri dvostruko većoj brzini crpke. Ako se brzina crpke približi ili prijeđe kritičnu brzinu razine, može doći do jakih vibracija uzrokovanih neuravnoteženošću ili bukom uzrokovanom trošenjem ležaja, brtve ili rotora. Ako dođe do trošenja, njegova karakteristika može biti emitiranje visokih zviždukavih zvukova. Ventilatori elektromotora, klinovi osovine i spojni vijci mogu proizvesti buku.
Tekući izvor buke
Kada su fluktuacije tlaka izravno generirane kretanjem tekućine, izvor buke proporcionalan je dinamici tekućine. Mogući izvori energije fluida uključuju turbulenciju, odvajanje protoka tekućine (vrtložno stanje), kavitaciju, vodeni čekić, brzo isparavanje i interakciju između rotora i kuta odvajanja pumpe. Prouzročene pulsacije tlaka i protoka mogu biti periodične ili širokopojasne frekvencije i općenito mogu pobuditi mehaničke vibracije u cjevovodima ili samim pumpama. Zatim, mehaničke vibracije mogu raspršiti buku u okolinu.
Općenito, postoje četiri vrste izvora pulsiranja u tekućinskim pumpama:
(1) Diskretne frekvencijske komponente koje stvara impeler ili klip pumpe
(2) Energija širokopojasne turbulencije uzrokovana velikom brzinom protoka
(3) Isprekidane oscilacije širokopojasne buke uzrokovane kavitacijom, isparavanjem i vodenim udarom predstavljaju udarnu buku
(4) Kada protok tekućine prolazi kroz prepreke i bočne pritoke cjevovodnog sustava, periodični vrtlozi mogu uzrokovati pulsacije uzrokovane protokom, što može rezultirati sekundarnim promjenama spektra protoka fluktuacija tlaka u centrifugalnoj pumpi.
Ovo je osobito istinito kada se radi u uvjetima protoka koji nisu projektirani. Brojevi prikazani na liniji toka označavaju položaj sljedećih načela procesa protoka:
Zbog međudjelovanja graničnog sloja između područja velike i niske brzine u polju strujanja, većina tih nestabilnih uzoraka strujanja stvara vrtloge, na primjer, uzrokovane strujanjem tekućine oko prepreka ili kroz zone stajaće vode, ili dvosmjernim protok. Kada ti vrtlozi udare u bočnu stijenku, transformiraju se u fluktuacije tlaka i mogu izazvati lokalne oscilacije u cjevovodima ili komponentama pumpe. Akustični odziv cjevovodnih sustava može snažno utjecati na frekvenciju i amplitudu difuzije vrtložnih struja. Istraživanje je pokazalo da kada je rezonancija zvuka u sustavu u skladu s prirodnom ili preferiranom frekvencijom izvora buke, vrtložna strujanja su jaka.
Kada centrifugalna pumpa radi pri protoku manjem ili većem od optimalne učinkovitosti, obično se čuje buka oko kućišta pumpe. Razina i učestalost ove buke variraju od crpke do crpke, ovisno o visini tlaka koju crpka stvara u to vrijeme, omjeru potrebnog NPSH i dostupnog NPSH i stupnju do kojeg tekućina pumpe odstupa od idealnog protoka. Kada kut ulaznih vodećih lopatica, impelera i kućišta (ili difuzora) nije prikladan za stvarnu brzinu protoka, često se javlja buka. Glavnim izvorom ove buke također se smatra recirkulacija.
Prije nego što tekućina poteče kroz centrifugalnu pumpu i bude pod tlakom, mora proći kroz područje s tlakom koji nije veći od postojećeg tlaka u ulaznoj cijevi. To je dijelom posljedica učinka ubrzanja tekućine koja ulazi u ulaz rotora, kao i odvajanja protoka zraka od ulaznih lopatica rotora. Ako V brzina protoka premašuje projektiranu brzinu protoka i popratni kut lopatica je netočan, formirat će se vrtlozi velike brzine i niskog tlaka. Ako tlak tekućine padne na tlak isparavanja, tekući plin će bljesnuti. Tlak unutar prolaza će se kasnije povećati. Naknadna implozija uzrokuje buku poznatu kao kavitacija. Obično puknuće zračnih džepova na netlačnoj strani lopatica propelera ne samo da uzrokuje buku, već predstavlja i ozbiljne opasnosti (korozija lopatica).
Razina buke izmjerena na kućištu pumpe od 8000 KS (5970 kW) i u blizini ulaznog cjevovoda tijekom kavitacije.
Stvaranje kavitacije može pobuditi širokopojasne utjecaje mnogih frekvencija; Međutim, u ovom slučaju dominira zajednička frekvencija lopatica (broj lopatica impelera pomnožen s brojem okretaja u sekundi) i njezini višekratnici. Ova vrsta kavitacijske buke obično proizvodi vrlo visokofrekventnu buku, koja se najbolje naziva "buka eksplozije".
Buka kavitacije također se može čuti kada je protok niži od projektiranih uvjeta, ili čak kada raspoloživi NPSH na ulazu premašuje NPSH koji zahtijeva pumpa, što je vrlo zbunjujući problem. Objašnjenje koje je predložio Fraser sugerira da ova vrlo niska nepravilna frekvencija, ali buka visokog intenziteta potječe od povratnog toka na ulazu ili izlazu rotora, ili na dva mjesta, a svaka centrifugalna pumpa doživljava ovu recirkulaciju pri određenim uvjetima smanjenja protoka. Rad u uvjetima recirkulacije oštećuje ulaz i izlaz lopatica rotora (kao i tlačnu stranu vodećih lopatica kućišta). Povećanje glasnoće impulsne buke, nepravilna buka i povećanje pulsiranja ulaznog i izlaznog tlaka kada se brzina protoka smanjuje mogu poslužiti kao dokaz recirkulacije.
Automatski regulatori tlaka ili ventili za kontrolu protoka mogu stvarati buku povezanu s turbulencijom i odvajanjem protoka zraka. Kada ovi ventili rade pod velikim padom tlaka, imaju velike brzine protoka koje stvaraju značajne turbulencije. Iako je spektar generiranog šuma vrlo širokopojasan, njegove karakteristike su usredotočene na frekvenciju s odgovarajućim Strouhalovim brojem od približno 0.2.
Kavitacija i brzo isparavanje
Za mnoge sustave pumpanja tekućina općenito postoji nešto brzog isparavanja i kavitacije povezanih s ventilima za regulaciju tlaka u pumpi ili sustavu isporuke. Zbog značajnog gubitka protoka uzrokovanog prigušivanjem, veće brzine protoka rezultiraju većom kavitacijom.
U usisnom vodu potisne pumpe, klip može generirati pulsacije visoke amplitude i biti poboljšan akustičnim svojstvima sustava, uzrokujući da dinamički tlak povremeno dosegne tlak isparavanja tekućine, čak i ako je statički tlak na usisu otvor može biti veći od ovog tlaka. Kada se cirkulirajući tlak poveća, mjehurići pucaju, proizvodeći buku i utječući na sustav, što može dovesti do korozije i također proizvesti neugodnu buku.
Kada se tlak tople vode pod tlakom smanji prigušivanjem (kao što su ventili za kontrolu protoka), brzo isparavanje je osobito uobičajeno u sustavima tople vode (sustavi pumpi za napajanje). Pad tlaka uzrokuje naglo isparavanje tekućine, tj. brzo isparavanje, što rezultira bukom sličnom kavitaciji. Kako bi se izbjeglo brzo isparavanje nakon prigušivanja, treba osigurati dovoljan protutlak. S druge strane, prigušivanje treba primijeniti na kraju cjevovoda kako bi se energija brzog isparavanja raspršila u veći prostor.