Sūkņa troksnis klientiem vienmēr ir bijis galvassāpes. Neatkarīgi no tā, vai to izraisa nepareiza darbība vai paša sūkņa raksturīgais troksnis, es uzskatu, ka daudzi klienti saskarsies ar šīm problēmām, lietojot sūkni. Šodien Lutsee jums izskaidros biežākos sūkņa trokšņa avotus.
Mehāniskais troksnis rodas no vibrējošām sastāvdaļām vai virsmām, kas rada dzirdamas spiediena svārstības blakus esošajā vidē. Piemēram, virzuļi, nelīdzsvarotas vibrācijas, ko izraisa rotācija, un vibrējošas cauruļu sienas.
Pozitīva darba tilpuma sūkņos troksnis parasti ir saistīts ar sūkņa ātrumu un virzuļu skaitu sūknī. Šķidruma pulsācija ir galvenais mehāniski izraisītais troksnis, un otrādi, šīs pulsācijas var izraisīt arī mehāniskas vibrācijas sūkņa un cauruļvadu sistēmas komponentos. Nepareizi kloķvārpstas balansēšanas atsvari var izraisīt arī vibrāciju atkarībā no griešanās ātruma, kas var atslābt pamatu skrūves un radīt pamatnes vai vadošās sliedes klauvēšanas skaņu. Citi trokšņi ir saistīti ar nolietotu klaņi, nodilušiem virzuļa tapām vai virzuļa sitieniem.
Centrbēdzes sūkņos nepareizi uzstādīti savienojumi bieži rada troksni (nepareizu virzienu) pie divreiz lielāka sūkņa ātruma. Ja sūkņa ātrums tuvojas vai pārsniedz līmeņa kritisko ātrumu, var rasties augsta vibrācija, ko izraisa nelīdzsvarotība vai gultņu, blīvējuma vai lāpstiņriteņa nodiluma radīts troksnis. Ja rodas nodilums, tā īpašība var būt augsta toņa svilpojoša skaņa. Elektromotoru ventilatori, vārpstas atslēgas un sakabes skrūves var radīt klīrensa troksni.
Šķidrais trokšņa avots
Ja spiediena svārstības tieši rada šķidruma kustība, trokšņa avots ir proporcionāls šķidruma dinamikai. Iespējamie šķidruma enerģijas avoti ir turbulence, šķidruma plūsmas atdalīšana (virpuļa stāvoklis), kavitācija, ūdens āmurs, zibens iztvaikošana un mijiedarbība starp lāpstiņriteni un sūkņa atdalīšanas leņķi. Izraisītās spiediena un plūsmas pulsācijas var būt periodiskas vai platjoslas frekvences, un tās parasti var izraisīt mehāniskas vibrācijas pašos cauruļvados vai sūkņos. Tad mehāniskās vibrācijas var izkliedēt troksni vidē.
Parasti šķidruma sūkņos ir četru veidu pulsācijas avoti:
(1) Diskrētas frekvences sastāvdaļas, ko ģenerē sūkņa lāpstiņritenis vai virzulis
(2) Platjoslas turbulences enerģija, ko izraisa liels plūsmas ātrums
(3) Intermitējošas platjoslas trokšņa svārstības, ko izraisa kavitācija, zibspuldzes iztvaikošana un ūdens āmurs, ir trieciena troksnis.
(4) Šķidruma plūsmai šķērsojot šķēršļus un cauruļvadu sistēmas sānu pietekas, periodiski virpuļi var izraisīt plūsmas izraisītas pulsācijas, kas var izraisīt sekundārās plūsmas spektra spiediena svārstību izmaiņas centrbēdzes sūknī.
Tas jo īpaši attiecas uz ekspluatāciju neparedzētos plūsmas apstākļos. Racionalizētajā līnijā parādītie skaitļi norāda uz šādu plūsmas procesa principu izvietojumu:
Pateicoties robežslāņa mijiedarbībai starp ātrgaitas un maza ātruma apgabaliem plūsmas laukā, lielākā daļa šo nestabilo plūsmas modeļu rada virpuļus, piemēram, ko izraisa šķidruma plūsma ap šķēršļiem vai caur stāvoša ūdens zonām, vai divvirzienu plūsma. Kad šie virpuļi iedarbojas uz sānu sienu, tie pārvēršas spiediena svārstībās un var izraisīt lokālas svārstības cauruļvados vai sūkņa komponentos. Cauruļvadu sistēmu akustiskā reakcija var spēcīgi ietekmēt virpuļstrāvas difūzijas frekvenci un amplitūdu. Pētījumi liecina, ka tad, ja skaņas rezonanse sistēmā atbilst trokšņa avota dabiskajai vai vēlamajai frekvencei, virpuļstrāvas ir spēcīgas.
Kad centrbēdzes sūknis darbojas ar plūsmas ātrumu, kas ir mazāks vai lielāks par optimālo efektivitāti, parasti ap sūkņa korpusu ir dzirdams troksnis. Šī trokšņa līmenis un biežums dažādiem sūkņiem atšķiras atkarībā no sūkņa tajā laikā radītā spiediena līmeņa, nepieciešamā NPSH un pieejamā NPSH attiecības un pakāpes, kādā sūkņa šķidrums novirzās no ideālās plūsmas. Ja ieplūdes virzošo lāpstiņu, lāpstiņriteņa un korpusa (vai difuzora) leņķis nav piemērots faktiskajam plūsmas ātrumam, bieži rodas troksnis. Par galveno šī trokšņa avotu uzskata arī recirkulāciju.
Pirms šķidrums plūst cauri centrbēdzes sūknim un tiek pakļauts spiedienam, tam jāiziet cauri zonai, kuras spiediens nav lielāks par esošo spiedienu ieplūdes caurulē. Daļēji tas ir saistīts ar šķidruma paātrinājuma efektu, kas nonāk lāpstiņriteņa ieplūdē, kā arī gaisa plūsmas atdalīšanu no lāpstiņriteņa ieplūdes lāpstiņām. Ja V plūsmas ātrums pārsniedz projektēto plūsmas ātrumu un pavadošais lāpstiņas leņķis ir nepareizs, veidosies ātrgaitas un zema spiediena virpuļi. Ja šķidruma spiediens samazinās līdz iztvaikošanas spiedienam, sašķidrinātā gāze mirgos. Vēlāk spiediens ejas iekšpusē palielināsies. Sekojošais sabrukums izraisa troksni, ko parasti sauc par kavitāciju. Parasti gaisa kabatu plīsums lāpstiņriteņa lāpstiņu bezspiediena pusē ne tikai rada troksni, bet arī rada nopietnus draudus (lāpstiņu korozija).
Trokšņa līmenis, kas mērīts uz 8000 ZS (5970 kW) sūkņa korpusa un pie ieplūdes cauruļvada kavitācijas laikā.
Kavitācijas rašanās var izraisīt daudzu frekvenču platjoslas ietekmi; Tomēr šajā gadījumā dominē lāpstiņu kopējā frekvence (lāpstiņriteņa lāpstiņu skaits, kas reizināts ar apgriezienu skaitu sekundē) un tā daudzkārtņi. Šāda veida kavitācijas troksnis parasti rada ļoti augstas frekvences troksni, ko vislabāk dēvē par "sprādziena troksni".
Kavitācijas troksnis var būt dzirdams arī tad, ja plūsmas ātrums ir mazāks par projektēto stāvokli vai pat tad, ja pieejamais ieplūdes NPSH pārsniedz sūknim nepieciešamo NPSH, kas ir ļoti mulsinoša problēma. Freizera ierosinātais skaidrojums liecina, ka šis ļoti zemās neregulārās frekvences, bet augstas intensitātes troksnis rodas no atpakaļplūsmas lāpstiņriteņa ieplūdes vai izplūdes atverē vai divās vietās, un katrs centrbēdzes sūknis piedzīvo šo recirkulāciju noteiktā plūsmas ātruma samazināšanās stāvoklī. Darbojoties recirkulācijas apstākļos, tiek bojāta lāpstiņriteņa lāpstiņu ieplūde un izplūde (kā arī korpusa virzošo lāpstiņu spiediena puse). Impulsu trokšņa skaļuma palielināšanās, neregulārs troksnis un ieplūdes un izplūdes spiediena pulsācijas palielināšanās, samazinoties plūsmas ātrumam, var kalpot par recirkulācijas pierādījumu.
Automātiskie spiediena regulatori vai plūsmas regulēšanas vārsti var radīt troksni, kas saistīts gan ar turbulenci, gan gaisa plūsmas atdalīšanu. Kad šie vārsti darbojas ar lielu spiediena kritumu, tiem ir liels plūsmas ātrums, kas rada ievērojamu turbulenci. Lai gan radītais trokšņu spektrs ir ļoti platjoslas, tā raksturlielumi ir centrēti ap frekvenci ar atbilstošu Strouhal skaitli aptuveni 0.2.
Kavitācija un zibspuldzes iztvaikošana
Daudzām šķidruma sūknēšanas sistēmām parasti notiek neliela iztvaikošana un kavitācija, kas saistīta ar spiediena regulēšanas vārstiem sūknī vai padeves sistēmā. Sakarā ar ievērojamo plūsmas zudumu, ko izraisa droseļvārsts, lielāki plūsmas ātrumi izraisa smagāku kavitāciju.
Pozitīva darba tilpuma sūkņa iesūkšanas līnijā virzulis var radīt augstas amplitūdas pulsācijas, un to var uzlabot sistēmas akustiskā veiktspēja, liekot dinamiskajam spiedienam periodiski sasniegt šķidruma iztvaikošanas spiedienu, pat ja statiskais spiediens pie iesūkšanas. ports var būt lielāks par šo spiedienu. Palielinoties cirkulācijas spiedienam, burbuļi plīst, radot troksni un ietekmējot sistēmu, kas var izraisīt koroziju un arī nepatīkamu troksni.
Kad droseles (piemēram, plūsmas regulēšanas vārstu) dēļ pazeminās karstā saspiestā ūdens spiediens, karstā ūdens sistēmās (padeves sūkņu sistēmās) īpaši bieži notiek iztvaikošana. Spiediena pazemināšanās izraisa šķidruma pēkšņu iztvaikošanu, ti, zibens iztvaikošanu, kā rezultātā rodas troksnis, kas līdzīgs kavitācijai. Lai izvairītos no zibspuldzes iztvaikošanas pēc droseles, jānodrošina pietiekams pretspiediens. No otras puses, cauruļvada galā ir jāpiemēro drosele, lai izkliedētu zibspuldzes iztvaikošanas enerģiju lielākā telpā.
