Buka pumpe je oduvijek bila glavobolja za kupce. Bilo da je to uzrokovano kvarom ili inherentnom bukom same pumpe, vjerujem da će se mnogi kupci susresti sa ovim problemima prilikom korištenja pumpe. Danas će vam Lutsee objasniti uobičajene izvore buke pumpe.
Mehanička buka potiče od vibrirajućih komponenti ili površina koje proizvode zvučne fluktuacije pritiska u susednim medijima. Na primjer, klipovi, neuravnotežene vibracije uzrokovane rotacijom i vibrirajući zidovi cijevi.
Kod pumpi sa pozitivnim pomjeranjem buka je općenito povezana sa brzinom pumpe i brojem klipova u pumpi. Pulsiranje tekućine je glavna mehanička inducirana buka, i obrnuto, ove pulsacije također mogu pobuditi mehaničke vibracije u komponentama pumpe i cevovodnog sistema. Neispravni utezi za balansiranje radilice također mogu uzrokovati vibracije u skladu s brzinom rotacije, što može olabaviti zavrtnje temelja i proizvesti zvuk kucanja temelja ili vodilice. Ostali zvukovi su povezani sa zvukom istrošenih klipnjača, istrošenih klipova ili udaraca klipa.
U centrifugalnim pumpama, nepravilno postavljene spojnice često proizvode buku (neusklađenost) pri dvostrukoj brzini pumpe. Ako se brzina pumpe približi ili prijeđe kritičnoj brzini nivoa, može doći do visokih vibracija uzrokovanih neravnotežom ili bukom uzrokovanom habanjem ležaja, zaptivke ili radnog kola. Ako dođe do habanja, njegova karakteristika može biti emitovanje visokih zvukova zvižduka. Ventilatori elektromotora, ključevi vratila i spojni vijci mogu proizvoditi buku u zazoru.
Tečni izvor buke
Kada su fluktuacije pritiska direktno generisane kretanjem tečnosti, izvor buke je proporcionalan dinamici fluida. Mogući izvori energije fluida uključuju turbulenciju, odvajanje protoka tečnosti (vorteksno stanje), kavitaciju, vodeni udar, brzo isparavanje i interakciju između radnog kola i ugla razdvajanja pumpe. Prouzrokovane pulsacije tlaka i protoka mogu biti periodične ili širokopojasne frekvencije i općenito mogu izazvati mehaničke vibracije u cjevovodima ili samim pumpama. Zatim, mehaničke vibracije mogu širiti buku u okolinu.
Generalno, postoje četiri tipa izvora pulsiranja u pumpama za tečnost:
(1) Diskretne frekvencijske komponente koje generira impeler ili klip
(2) Energija širokopojasne turbulencije uzrokovana velikom brzinom protoka
(3) Povremene oscilacije širokopojasne buke uzrokovane kavitacijom, blic isparavanjem i vodenim čekićem predstavljaju udarnu buku
(4) Kada tok tečnosti prolazi kroz prepreke i bočne pritoke cevovodnog sistema, periodični vrtlozi mogu izazvati pulsacije izazvane protokom, što može rezultirati promenama sekundarnog spektra protoka fluktuacija pritiska u centrifugalnoj pumpi.
Ovo je posebno tačno kada se radi u uslovima protoka koji nisu projektovani. Brojevi prikazani na strujnoj liniji ukazuju na pozicioniranje sljedećih principa procesa toka:
Zbog interakcije graničnog sloja između područja velikih i malih brzina u polju strujanja, većina ovih nestabilnih obrazaca strujanja stvara vrtloge, na primjer, uzrokovane strujanjem tekućine oko prepreka ili kroz zone stajaće vode, ili dvosmjernim protok. Kada ovi vrtlozi udare u bočnu stijenku, oni se pretvaraju u fluktuacije tlaka i mogu uzrokovati lokalne oscilacije u cjevovodima ili komponentama pumpe. Akustički odziv cevovodnih sistema može snažno uticati na frekvenciju i amplitudu difuzije vrtložnih struja. Istraživanja su pokazala da kada je rezonancija zvuka u sistemu u skladu sa prirodnom ili preferiranom frekvencijom izvora buke, vrtložne struje su jake.
Kada centrifugalna pumpa radi sa protokom manjim ili većim od optimalne efikasnosti, obično se čuje buka oko kućišta pumpe. Nivo i frekvencija ove buke variraju od pumpe do pumpe, u zavisnosti od nivoa pritiska koji pumpa stvara u tom trenutku, omjera potrebnog NPSH i raspoloživog NPSH i stepena do kojeg fluid pumpe odstupa od idealnog protoka. Kada ugao ulaznih vodilica, impelera i kućišta (ili difuzora) nije prikladan za stvarni protok, često se javlja buka. Glavni izvor ove buke se takođe smatra recirkulacijom.
Pre nego što tečnost prođe kroz centrifugalnu pumpu i bude pod pritiskom, ona mora proći kroz oblast sa pritiskom koji nije veći od postojećeg pritiska u ulaznoj cevi. To je dijelom zbog efekta ubrzanja tečnosti koja ulazi u ulaz radnog kola, kao i odvajanja protoka vazduha od ulaznih lopatica radnog kola. Ako V brzina protoka premašuje projektovani protok i prateći ugao lopatice nije tačan, formiraće se vrtlozi velike brzine i niskog pritiska. Ako tlak tekućine padne na tlak isparavanja, tekući plin će bljesnuti. Pritisak unutar prolaza će se kasnije povećati. Naknadna implozija uzrokuje buku poznatu kao kavitacija. Obično pucanje zračnih džepova na strani lopatica rotora ne samo da uzrokuje buku, već predstavlja i ozbiljne opasnosti (korozija lopatica).
Nivo buke izmjeren na kućištu pumpe od 8000hp (5970kW) i blizu ulaznog cjevovoda tokom kavitacije.
Generiranje kavitacije može izazvati širokopojasne udare mnogih frekvencija; Međutim, u ovom slučaju dominira zajednička frekvencija lopatica (broj lopatica radnog kola pomnožen brojem okretaja u sekundi) i njeni višekratnici. Ova vrsta kavitacijske buke tipično proizvodi vrlo visokofrekventnu buku, najbolje nazvanu "buka eksplozije".
Buka kavitacije se takođe može čuti kada je brzina protoka niža od projektovanih uslova, ili čak kada raspoloživi ulazni NPSH premašuje NPSH koji je potreban za pumpu, što je veoma zbunjujući problem. Objašnjenje koje je predložio Fraser sugerira da ova vrlo niska nepravilna frekvencija, ali buka visokog intenziteta potiče od povratnog toka na ulazu ili izlazu impelera, ili na dvije lokacije, a svaka centrifugalna pumpa doživljava ovu recirkulaciju pri određenom stanju smanjenja brzine protoka. Rad u uslovima recirkulacije oštećuje ulaz i izlaz lopatica radnog kola (kao i tlačnu stranu lopatica kućišta). Povećanje glasnoće impulsne buke, nepravilna buka i povećanje pulsiranja ulaznog i izlaznog pritiska kada se brzina protoka smanjuje mogu poslužiti kao dokaz recirkulacije.
Automatski regulatori pritiska ili ventili za kontrolu protoka mogu generisati buku povezanu i sa turbulencijom i sa odvajanjem protoka vazduha. Kada ovi ventili rade pod velikim padom pritiska, imaju velike brzine protoka koje stvaraju značajnu turbulenciju. Iako je generirani spektar šuma vrlo širokopojasni, njegove karakteristike su centrirane oko frekvencije s odgovarajućim Strouhalovim brojem od približno 0.2.
Kavitacija i brzo isparavanje
Za mnoge sisteme za pumpanje tečnosti, generalno postoji neko brzo isparavanje i kavitacija u vezi sa ventilima za kontrolu pritiska u pumpi ili sistemu za isporuku. Zbog značajnog gubitka protoka uzrokovanog prigušivanjem, veće brzine protoka dovode do teže kavitacije.
U usisnom vodu pumpe pozitivne zapremine, klip može stvarati pulsacije velike amplitude i biti poboljšan akustičnim performansama sistema, uzrokujući da dinamički pritisak povremeno dostiže pritisak isparavanja tečnosti, čak i ako je statički pritisak na usisu port može biti veći od ovog pritiska. Kada se cirkulacioni pritisak poveća, mjehurići pucaju, stvaraju buku i utječu na sistem, što može dovesti do korozije i uzrokovati neugodnu buku.
Kada se pritisak tople vode pod pritiskom smanjuje kroz prigušivanje (kao što su ventili za kontrolu protoka), brzo isparavanje je posebno uobičajeno u sistemima tople vode (sistemi pumpi za napajanje). Smanjenje tlaka uzrokuje naglo isparavanje tekućine, tj. brzo isparavanje, što rezultira bukom sličnom kavitaciji. Da bi se izbjeglo brzo isparavanje nakon prigušivanja, treba osigurati dovoljan povratni pritisak. S druge strane, prigušivanje treba primijeniti na kraju cjevovoda kako bi se energija brzog isparavanja raspršila u veći prostor.