Mekaniskt ljud härrör från vibrerande komponenter eller ytor som producerar hörbara tryckfluktuationer i intilliggande media. Till exempel kolvar, obalanserade vibrationer orsakade av rotation och vibrerande rörväggar.
I deplacementpumpar är buller i allmänhet associerat med pumphastighet och antalet kolvar i pumpen. Vätskepulsering är det huvudsakliga mekaniskt inducerade bruset, och omvänt kan dessa pulseringar även excitera mekaniska vibrationer i pump- och rörledningssystemkomponenter. Felaktiga vevaxelbalansvikter kan också orsaka vibrationer beroende på rotationshastigheten, vilket kan lossa fundamentbultarna och ge ett knackande ljud från fundamentet eller styrskenan. Andra ljud är relaterade till ljudet av slitna vevstakar, slitna kolvstift eller kolvslag.
I centrifugalpumpar producerar felaktigt installerade kopplingar ofta buller (feljustering) vid två gånger pumphastigheten. Om pumpens hastighet närmar sig eller passerar nivåns kritiska hastighet, kan höga vibrationer orsakas av obalans eller buller som genereras av lager, tätningar eller pumphjulsslitage. Om slitage uppstår kan dess karaktäristiska vara utsändandet av höga visslande ljud. Elektriska motorfläktar, axelkilar och kopplingsbultar kan alla producera frigångsljud.
Vätskebruskälla
När tryckfluktuationer genereras direkt av vätskerörelser är bruskällan proportionell mot vätskedynamiken. Möjliga vätskekraftkällor inkluderar turbulens, vätskeflödesseparation (virveltillstånd), kavitation, vattenslag, snabbavdunstning och interaktionen mellan pumphjulet och pumpens separationsvinkel. De orsakade tryck- och flödespulsationerna kan vara antingen periodiska eller bredbandiga i frekvens och kan i allmänhet excitera mekaniska vibrationer i själva rörledningarna eller pumparna. Då kan mekaniska vibrationer sprida buller till omgivningen.
Generellt finns det fyra typer av pulsationskällor i vätskepumpar:
(1) Diskreta frekvenskomponenter genererade av pumphjul eller kolv
(2) Bredbandsturbulensenergi orsakad av hög flödeshastighet
(3) Intermittent svängning av bredbandsljud orsakad av kavitation, blixtavdunstning och vattenhammare utgör stötljud
(4) När vätskeflödet passerar genom hinder och laterala bifloder till rörledningssystemet, kan periodiska virvlar orsaka flödesinducerade pulseringar, vilket kan resultera i sekundära flödesspektrumförändringar av tryckfluktuationer i centrifugalpumpen.
Detta gäller särskilt vid drift under icke-designade flödesförhållanden. Siffrorna som visas på strömlinjen indikerar placeringen av följande flödesprocessprinciper:
På grund av interaktionen mellan gränsskiktet mellan områdena med hög-hastighet och låg-hastighet i flödesfältet genererar de flesta av dessa instabila flödesmönster virvlar, till exempel orsakade av vätskeflöde runt hinder eller genom stillastående vattenzoner, eller av dubbelriktat flöde. När dessa virvlar påverkar sidoväggen omvandlas de till tryckfluktuationer och kan orsaka lokala svängningar i rörledningar eller pumpkomponenter. Den akustiska responsen från rörledningssystem kan starkt påverka frekvensen och amplituden av virvelströmsdiffusion. Forskning har visat att virvelströmmar är starkast när ljudresonansen i systemet överensstämmer med den naturliga eller föredragna frekvensen för bruskällan.
Närcentrifugalpumpenarbetar med en flödeshastighet som är mindre än eller högre än den optimala verkningsgraden, ljud hörs vanligtvis runt pumphuset. Nivån och frekvensen av detta ljud varierar från pump till pump, beroende på tryckhöjdsnivån som genereras av pumpen vid den tidpunkten, förhållandet mellan erforderlig NPSH och tillgänglig NPSH och i vilken grad pumpvätskan avviker från det ideala flödet. När vinkeln på inloppsledskovlarna, pumphjulet och höljet (eller diffusorn) inte är lämpliga för det faktiska flödet, uppstår ofta buller. Huvudkällan till detta buller anses också vara recirkulation. (Välkommen att följa WeChat: Pump Friends Circle)
Innan vätskan strömmar genom centrifugalpumpen och trycksätts måste den passera genom ett område med ett tryck som inte är större än det befintliga trycket i inloppsröret. Detta beror delvis på accelerationseffekten av vätskan som kommer in i pumphjulets inlopp, samt separeringen av luftflödet från pumphjulets inloppsblad. Om V-flödet överstiger designflödet och den medföljande bladvinkeln är felaktig, bildas virvlar med hög-hastighet och låg-tryck. Om vätsketrycket sjunker till förångningstrycket kommer vätskegasen att blinka av. Trycket inuti passagen kommer att öka senare. Den efterföljande implosionen orsakar brus, allmänt känt som kavitation. Vanligtvis orsakar bristning av luftfickor på den icke tryckfria sidan av pumphjulsbladen inte bara buller, utan utgör också allvarliga faror (bladkorrosion).
Ljudnivån uppmätt på höljet till en 8000hk (5970kW) pump och nära inloppsrörledningen under kavitation.
Genereringen av kavitation kan excitera bredbandseffekter av många frekvenser; I detta fall dominerar emellertid bladens gemensamma frekvens (antalet impellerblad multiplicerat med antalet varv per sekund) och dess multipler. Denna typ av kavitationsbrus producerar vanligtvis mycket hög-frekvent brus, bäst hänvisat till som "explosionsbrus".
Kavitationsljudet kan också höras när flödeshastigheten är lägre än konstruktionsvillkoret, eller till och med när det tillgängliga inloppet NPSH överstiger NPSH som krävs av pumpen, vilket är ett mycket förbryllande problem. Förklaringen som föreslås av Fraser antyder att detta mycket låga oregelbundna frekvens men hög-intensiva buller härrör från återflödet vid inloppet eller utloppet av pumphjulet, eller på två ställen, och varje centrifugalpump upplever denna recirkulation vid ett visst flödesminskningsförhållande. Körning under recirkulationsförhållanden skadar in- och utloppet på pumphjulsbladen (liksom trycksidan på höljets ledskovlar). Ökningen i ljudstyrkan av impulsljud, oregelbundet ljud och ökningen av inlopps- och utloppstryckpulsering när flödeshastigheten minskar kan alla tjäna som bevis på recirkulation.
Automatiska tryckregulatorer eller flödeskontrollventiler kan generera ljud relaterat till både turbulens och luftflödesseparation. När dessa ventiler arbetar under kraftigt tryckfall har de höga flödeshastigheter som genererar betydande turbulens. Även om det genererade brusspektrumet är mycket bredbandigt, är dess egenskaper centrerade kring en frekvens med ett motsvarande Strouhal-tal på ungefär 0,2.
Kavitation och blixtavdunstning
För många vätskepumpsystem finns det i allmänhet viss snabbavdunstning och kavitation relaterad till tryckregleringsventiler i pumpen eller leveranssystemet. På grund av den betydande flödesförlusten som orsakas av strypning, resulterar högre flödeshastigheter i allvarligare kavitation.
I sugledningen hos en deplacementpump kan kolven generera höga amplitudpulser och förstärkas av systemets akustiska prestanda, vilket gör att det dynamiska trycket periodvis når vätskans förångningstryck, även om det statiska trycket vid sugporten kan vara större än detta tryck. När cirkulationstrycket ökar spricker bubblor, producerar ljud och påverkar systemet, vilket kan leda till korrosion och även producera obehagligt ljud.
När trycket på hett trycksatt vatten minskar genom strypning (som flödesreglerventiler), är snabbavdunstning särskilt vanlig i varmvattensystem (matarpumpsystem). Minskningen av trycket gör att vätskan plötsligt förångas, dvs snabbavdunstning, vilket resulterar i ljud liknande kavitation. För att undvika snabbavdunstning efter strypning bör tillräckligt mottryck tillhandahållas. Å andra sidan bör strypning tillämpas i slutet av rörledningen för att sprida energin från flash-avdunstning i ett större utrymme.