Mechanisch geluid is afkomstig van trillende componenten of oppervlakken die hoorbare drukschommelingen veroorzaken in aangrenzende media. Denk aan zuigers, ongebalanceerde trillingen door rotatie en trillende buiswanden.
Bij verdringerpompen wordt geluid doorgaans geassocieerd met de pompsnelheid en het aantal zuigers in de pomp. Vloeistofpulsatie is het belangrijkste mechanisch veroorzaakte geluid, en omgekeerd kunnen deze pulsaties ook mechanische trillingen veroorzaken in pomp- en pijpleidingsysteemcomponenten. Onjuiste krukasbalansgewichten kunnen afhankelijk van het toerental ook trillingen veroorzaken, waardoor de funderingsbouten los kunnen raken en een kloppend geluid van de fundering of geleiderail kan ontstaan. Andere geluiden houden verband met het geluid van versleten drijfstangen, versleten zuigerpennen of zuigerslagen.
Bij centrifugaalpompen produceren onjuist geïnstalleerde koppelingen vaak geluid (verkeerde uitlijning) bij tweemaal de pompsnelheid. Als de snelheid van de pomp de kritische snelheid van het niveau benadert of overschrijdt, kunnen er sterke trillingen optreden die worden veroorzaakt door onbalans of geluid dat wordt gegenereerd door slijtage van lagers, afdichtingen of waaiers. Als er slijtage optreedt, kan het kenmerk ervan de emissie van hoge fluitgeluiden zijn. Ventilatoren van elektrische motoren, spieën en koppelingsbouten kunnen allemaal spelingsgeluiden produceren.
Vloeibare geluidsbron
Wanneer drukschommelingen rechtstreeks worden gegenereerd door vloeistofbeweging, is de geluidsbron evenredig met de vloeistofdynamica. Mogelijke bronnen van vloeistofkracht zijn onder meer turbulentie, vloeistofstroomscheiding (vortextoestand), cavitatie, waterslag, flitsverdamping en de interactie tussen waaier en pompscheidingshoek. De veroorzaakte druk- en stromingspulsaties kunnen een periodieke of breedbandige frequentie hebben en kunnen in het algemeen mechanische trillingen veroorzaken in pijpleidingen of pompen zelf. Vervolgens kunnen mechanische trillingen het geluid in de omgeving verspreiden.
Over het algemeen zijn er vier soorten pulsatiebronnen in vloeistofpompen:
(1) Discrete frequentiecomponenten gegenereerd door pompwaaier of zuiger
(2) Breedband-turbulentie-energie veroorzaakt door hoge stroomsnelheid
(3) Intermitterende oscillatie van breedbandruis veroorzaakt door cavitatie, flitsverdamping en waterslag vormt impactgeluid
(4) Wanneer de vloeistofstroom door obstakels en zijrivieren van het pijpleidingsysteem gaat, kunnen periodieke wervels door stroming geïnduceerde pulsaties veroorzaken, wat kan resulteren in secundaire stromingsspectrumveranderingen of drukschommelingen in de centrifugaalpomp.
Dit geldt met name bij het werken onder niet-ontwerpstromingsomstandigheden. De cijfers op de stroomlijn geven de positionering van de volgende stroomprocesprincipes aan:
Vanwege de interactie van de grenslaag tussen de gebieden met hoge{0}}snelheid en lage-snelheid in het stromingsveld genereren de meeste van deze onstabiele stromingspatronen wervels, bijvoorbeeld veroorzaakt door vloeistofstroming rond obstakels of door zones met stilstaand water, of door stroming in twee richtingen. Wanneer deze wervels de zijwand raken, transformeren ze in drukschommelingen en kunnen ze lokale trillingen in pijpleidingen of pomponderdelen veroorzaken. De akoestische respons van pijpleidingsystemen kan de frequentie en amplitude van wervelstroomdiffusie sterk beïnvloeden. Onderzoek heeft aangetoond dat wervelstromen het sterkst zijn wanneer de resonantie van geluid in het systeem consistent is met de natuurlijke of voorkeursfrequentie van de geluidsbron.
Wanneerde centrifugaalpompwerkt met een debiet dat kleiner of groter is dan het optimale rendement. Meestal is er geluid te horen rond het pomphuis. Het niveau en de frequentie van dit geluid variëren van pomp tot pomp, afhankelijk van het drukniveau dat de pomp op dat moment genereert, de verhouding tussen de benodigde NPSH en de beschikbare NPSH en de mate waarin de pompvloeistof afwijkt van de ideale stroom. Wanneer de hoek van de inlaatleischoepen, waaier en behuizing (of diffusor) niet geschikt is voor het werkelijke debiet, ontstaat er vaak geluid. De belangrijkste bron van dit geluid wordt ook beschouwd als recirculatie. (Welkom bij het volgen van WeChat: Pump Friends Circle)
Voordat de vloeistof door de centrifugaalpomp stroomt en onder druk wordt gezet, moet deze door een gebied gaan met een druk die niet groter is dan de bestaande druk in de inlaatleiding. Dit is gedeeltelijk te wijten aan het versnellingseffect van de vloeistof die de waaierinlaat binnendringt, evenals aan de scheiding van de luchtstroom van de waaierinlaatbladen. Als het V-debiet het ontwerpdebiet overschrijdt en de bijbehorende bladhoek onjuist is, zullen er wervels met hoge- snelheid en lage- druk ontstaan. Als de vloeistofdruk daalt tot de verdampingsdruk, zal het vloeibare gas verdampen. De druk in de doorgang zal later toenemen. De daaropvolgende implosie veroorzaakt geluid dat algemeen bekend staat als cavitatie. Normaal gesproken veroorzaakt het scheuren van luchtzakken aan de niet-drukzijde van de rotorbladen niet alleen lawaai, maar ook ernstige gevaren (bladcorrosie).
Het geluidsniveau gemeten op de behuizing van een pomp van 8000 pk (5970 kW) en nabij de inlaatleiding tijdens cavitatie.
Het genereren van cavitatie kan breedbandeffecten van vele frequenties veroorzaken; In dit geval domineren echter de gemeenschappelijke frequentie van de bladen (het aantal rotorbladen vermenigvuldigd met het aantal omwentelingen per seconde) en de veelvouden ervan. Dit soort cavitatiegeluid produceert typisch geluid met een zeer hoge- frequentie, het best aangeduid als 'explosiegeluid'.
Het cavitatiegeluid kan ook hoorbaar zijn als de stroomsnelheid lager is dan de ontwerpomstandigheid, of zelfs als de beschikbare inlaat-NPSH de door de pomp vereiste NPSH overschrijdt, wat een zeer raadselachtig probleem is. De door Fraser voorgestelde verklaring suggereert dat dit geluid met een zeer lage onregelmatige frequentie maar hoge intensiteit afkomstig is van de terugstroming bij de inlaat of uitlaat van de waaier, of op twee locaties, en dat elke centrifugaalpomp deze recirculatie ondervindt bij een bepaalde stroomsnelheidsafname. Werken onder recirculatieomstandigheden beschadigt de inlaat en uitlaat van de waaierbladen (evenals de drukzijde van de leischoepen van het huis). De toename van de luidheid van impulsgeluid, onregelmatig geluid en de toename van de pulsatie van de inlaat- en uitlaatdruk wanneer de stroomsnelheid afneemt, kunnen allemaal dienen als bewijs van recirculatie.
Automatische drukregelaars of stroomregelkleppen kunnen geluid genereren dat verband houdt met zowel turbulentie als scheiding van de luchtstroom. Wanneer deze kleppen onder ernstige drukval werken, hebben ze hoge stroomsnelheden die aanzienlijke turbulentie veroorzaken. Hoewel het gegenereerde ruisspectrum zeer breedbandig is, zijn de kenmerken ervan gecentreerd rond een frequentie met een overeenkomstig Strouhal-getal van ongeveer 0,2.
Cavitatie en flitsverdamping
Bij veel vloeistofpompsystemen is er over het algemeen enige flitsverdamping en cavitatie gerelateerd aan drukregelkleppen in de pomp of het afleversysteem. Vanwege het aanzienlijke stroomverlies veroorzaakt door smoren, resulteren hogere stroomsnelheden in ernstigere cavitatie.
In de aanzuigleiding van een verdringerpomp kan de zuiger pulsaties met hoge amplitude genereren en worden versterkt door de akoestische prestaties van het systeem, waardoor de dynamische druk periodiek de verdampingsdruk van de vloeistof bereikt, zelfs als de statische druk bij de aanzuigpoort groter kan zijn dan deze druk. Wanneer de circulatiedruk toeneemt, barsten de bellen, waardoor er geluid ontstaat en het systeem wordt geraakt, wat kan leiden tot corrosie en ook een onaangenaam geluid kan veroorzaken.
Wanneer de druk van heet water onder druk afneemt door smoring (zoals stroomregelkleppen), komt flitsverdamping vooral veel voor in warmwatersystemen (toevoerpompsystemen). De drukdaling zorgt ervoor dat de vloeistof plotseling verdampt, dwz plotselinge verdamping, wat resulteert in een geluid dat lijkt op cavitatie. Om plotselinge verdamping na het smoren te voorkomen, moet voor voldoende tegendruk worden gezorgd. Aan de andere kant moet throttling worden toegepast aan het einde van de pijpleiding om de energie van plotselinge verdamping over een grotere ruimte te verspreiden.