Mekanisk støj stammer fra vibrerende komponenter eller overflader, der producerer hørbare tryksvingninger i tilstødende medier. For eksempel stempler, ubalancerede vibrationer forårsaget af rotation og vibrerende rørvægge.
I fortrængningspumper er støj generelt forbundet med pumpehastigheden og antallet af stempler i pumpen. Væskepulsering er den primære mekanisk inducerede støj, og omvendt kan disse pulseringer også fremkalde mekaniske vibrationer i pumpe- og rørledningssystemkomponenter. Forkerte krumtapakselvægte kan også forårsage vibrationer afhængigt af omdrejningshastigheden, hvilket kan løsne fundamentboltene og frembringe en bankelyd af fundamentet eller styreskinnen. Andre lyde er relateret til lyden af slidte plejlstænger, slidte stempelstifter eller stempelslag.
I centrifugalpumper producerer forkert installerede koblinger ofte støj (fejljustering) ved dobbelt pumpehastighed. Hvis pumpens hastighed nærmer sig eller passerer niveauets kritiske hastighed, kan der opstå høje vibrationer forårsaget af ubalance eller støj genereret af slid på lejer, tætninger eller pumpehjul. Hvis der forekommer slid, kan dets karakteristiske træk være udsendelsen af høje fløjtelyde. Elmotorventilatorer, akselnøgler og koblingsbolte kan alle producere frigangsstøj.
Flydende støjkilde
Når tryksvingninger er direkte genereret af væskebevægelser, er støjkilden proportional med væskens dynamik. Mulige væskestrømkilder omfatter turbulens, væskestrømseparation (hvirveltilstand), kavitation, vandslag, lynfordampning og samspillet mellem pumpehjulet og pumpens adskillelsesvinkel. De forårsagede tryk- og flowpulsationer kan være enten periodiske eller bredbåndsfrekvenser og kan generelt fremkalde mekaniske vibrationer i selve rørledninger eller pumper. Så kan mekaniske vibrationer sprede støj ud i miljøet.
Generelt er der fire typer pulsationskilder i væskepumper:
(1) Diskrete frekvenskomponenter genereret af pumpehjul eller stempel
(2) Bredbåndsturbulensenergi forårsaget af høj strømningshastighed
(3) Intermitterende svingning af bredbåndsstøj forårsaget af kavitation, flash-fordampning og vandhammer udgør stødstøj
(4) Når væskestrømmen passerer gennem forhindringer og laterale bifloder af rørledningssystemet, kan periodiske hvirvler forårsage strømningsinducerede pulsationer, hvilket kan resultere i sekundære strømningsspektrumændringer af tryksvingninger i centrifugalpumpen.
Dette gælder især, når der arbejdes under ikke-designede strømningsforhold. Tallene vist på strømlinjen angiver placeringen af følgende flowprocesprincipper:
På grund af samspillet mellem grænselaget mellem høj-hastigheds- og lav--områderne i strømningsfeltet, genererer de fleste af disse ustabile strømningsmønstre hvirvler, for eksempel forårsaget af væskestrømning omkring forhindringer eller gennem stillestående vandzoner eller af tovejsstrøm. Når disse hvirvler rammer sidevæggen, omdannes de til tryksvingninger og kan forårsage lokale svingninger i rørledninger eller pumpekomponenter. Den akustiske respons fra rørledningssystemer kan i høj grad påvirke frekvensen og amplituden af hvirvelstrømsdiffusion. Forskning har vist, at hvirvelstrømme er stærkest, når lydens resonans i systemet stemmer overens med støjkildens naturlige eller foretrukne frekvens.
Nårcentrifugalpumpenfungerer ved en flowhastighed, der er mindre end eller større end den optimale effektivitet, høres der normalt støj omkring pumpehuset. Niveauet og frekvensen af denne støj varierer fra pumpe til pumpe, afhængigt af trykhøjden genereret af pumpen på det tidspunkt, forholdet mellem påkrævet NPSH og tilgængelig NPSH og graden, hvormed pumpevæsken afviger fra det ideelle flow. Når vinklen på indløbsledeskovlene, pumpehjulet og huset (eller diffusoren) ikke passer til den faktiske strømningshastighed, opstår der ofte støj. Hovedkilden til denne støj anses også for at være recirkulation. (Velkommen til at følge WeChat: Pump Friends Circle)
Før væsken strømmer gennem centrifugalpumpen og sættes under tryk, skal den passere gennem et område med et tryk, der ikke er større end det eksisterende tryk i indløbsrøret. Dette skyldes dels accelerationseffekten af væsken, der kommer ind i pumpehjulets indløb, samt adskillelsen af luftstrømmen fra pumpehjulets indløbsblade. Hvis V-flowhastigheden overstiger designflowhastigheden, og den medfølgende vinklen er forkert, vil der dannes hvirvler med høj-hastighed og lav-tryk. Hvis væsketrykket falder til fordampningstrykket, vil den flydende gas blinke af. Trykket inde i passagen vil stige senere. Den efterfølgende implosion forårsager støj, almindeligvis kendt som kavitation. Normalt forårsager sprængning af luftlommer på den ikke-trykside af pumpehjulsbladene ikke kun støj, men udgør også alvorlige farer (bladkorrosion).
Støjniveauet målt på huset til en 8000 hk (5970 kW) pumpe og nær indløbsrørledningen under kavitation.
Generering af kavitation kan forårsage bredbåndspåvirkninger af mange frekvenser; I dette tilfælde dominerer bladenes fælles frekvens (antallet af pumpehjulsblade ganget med antallet af omdrejninger pr. sekund) og dets multipla. Denne type kavitationsstøj producerer typisk meget høj-støj, bedst omtales som "eksplosionsstøj".
Kavitationsstøjen kan også høres, når strømningshastigheden er lavere end designtilstanden, eller endda når den tilgængelige indløbs-NPSH overstiger den NPSH, der kræves af pumpen, hvilket er et meget forvirrende problem. Forklaringen foreslået af Fraser antyder, at denne meget lave uregelmæssige frekvens, men høje-intensitetsstøj stammer fra tilbagestrømningen ved indløbet eller udløbet af pumpehjulet eller på to steder, og hver centrifugalpumpe oplever denne recirkulation ved en bestemt strømningshastighedsnedsættelse. Drift under recirkulationsforhold beskadiger indløbet og udløbet af pumpehjulsbladene (såvel som tryksiden af husets ledeskovle). Stigningen i lydstyrken af impulsstøj, uregelmæssig støj og stigningen i indgangs- og udgangstrykpulsering, når flowhastigheden falder, kan alle tjene som bevis på recirkulation.
Automatiske trykregulatorer eller flowreguleringsventiler kan generere støj relateret til både turbulens og luftstrømseparation. Når disse ventiler arbejder under alvorligt trykfald, har de høje strømningshastigheder, der genererer betydelig turbulens. Selvom det genererede støjspektrum er meget bredbåndet, er dets karakteristika centreret omkring en frekvens med et tilsvarende Strouhal-tal på cirka 0,2.
Kavitation og flash-fordampning
For mange væskepumpesystemer er der generelt en vis flashfordampning og kavitation relateret til trykreguleringsventiler i pumpen eller leveringssystemet. På grund af det betydelige flowtab forårsaget af drosling, resulterer højere flowhastigheder i mere alvorlig kavitation.
I sugeledningen på en fortrængningspumpe kan stemplet generere højamplitudepulseringer og blive forstærket af systemets akustiske ydeevne, hvilket får det dynamiske tryk til periodisk at nå væskens fordampningstryk, selvom det statiske tryk ved sugeporten kan være større end dette tryk. Når det cirkulerende tryk stiger, brister bobler, producerer støj og påvirker systemet, hvilket kan føre til korrosion og også producere ubehagelig støj.
Når trykket af varmt vand under tryk falder ved drosling (såsom flowreguleringsventiler), er flashfordampning særlig almindelig i varmtvandssystemer (fødepumpesystemer). Trykfaldet får væsken til pludselig at fordampe, dvs. lynfordampning, hvilket resulterer i støj svarende til kavitation. For at undgå lynfordampning efter drosling skal der sørges for tilstrækkeligt modtryk. På den anden side bør drosling anvendes for enden af rørledningen for at sprede energien fra flash-fordampning i et større rum.
