Pompa gürültüsü müşteriler için her zaman baş ağrısı olmuştur. İster bir arızadan, ister pompanın kendi içindeki gürültüden kaynaklansın, birçok müşterinin pompayı kullanırken bu sorunlarla karşılaşacağına inanıyorum. Bugün, Lutsee size pompa gürültüsünün yaygın kaynaklarını açıklayacak.
Mekanik gürültü, bitişik ortamlarda duyulabilir basınç dalgalanmaları üreten titreşen bileşenlerden veya yüzeylerden kaynaklanır. Örneğin, pistonlar, dönme nedeniyle oluşan dengesiz titreşimler ve titreşen boru duvarları.
Pozitif deplasmanlı pompalarda, gürültü genellikle pompa hızı ve pompadaki piston sayısıyla ilişkilidir. Sıvı titreşimi, mekanik kaynaklı ana gürültüdür ve bunun tersine, bu titreşimler pompa ve boru hattı sistemi bileşenlerinde mekanik titreşimlere de neden olabilir. Yanlış krank mili denge ağırlıkları da dönme hızına göre titreşime neden olabilir, bu da temel cıvatalarını gevşetebilir ve temel veya kılavuz rayında vuruntu sesi üretebilir. Diğer gürültüler, aşınmış bağlantı çubuklarının, aşınmış piston pimlerinin veya piston vuruşlarının sesi ile ilgilidir.
Santrifüj pompalarda, uygunsuz şekilde takılmış kaplinler genellikle pompa hızının iki katı hızda gürültü (hizalama bozukluğu) üretir. Pompanın hızı seviyenin kritik hızına yaklaşırsa veya onu geçerse, dengesizlikten kaynaklanan yüksek titreşim veya yatak, conta veya pervane aşınması nedeniyle oluşan gürültü meydana gelebilir. Aşınma meydana gelirse, karakteristiği yüksek perdeli ıslık seslerinin yayılması olabilir. Elektrik motoru fanları, şaft anahtarları ve kaplin cıvatalarının hepsi boşluk gürültüsü üretebilir.
Sıvı gürültü kaynağı
Basınç dalgalanmaları doğrudan sıvı hareketi tarafından üretildiğinde, gürültü kaynağı akışkan dinamiğiyle orantılıdır. Olası akışkan gücü kaynakları arasında türbülans, sıvı akış ayrımı (girdap durumu), kavitasyon, su darbesi, ani buharlaşma ve çark ile pompa ayrım açısı arasındaki etkileşim bulunur. Meydana gelen basınç ve akış titreşimleri periyodik veya geniş bantlı frekansta olabilir ve genellikle boru hatlarında veya pompaların kendisinde mekanik titreşimlere neden olabilir. Daha sonra, mekanik titreşimler gürültüyü ortama yayabilir.
Sıvı pompalarında genellikle dört tip titreşim kaynağı vardır:
(1) Pompa pervanesi veya pistonu tarafından üretilen ayrı frekans bileşenleri
(2) Yüksek akış hızının neden olduğu geniş bant türbülans enerjisi
(3) Kavitasyon, ani buharlaşma ve su darbesi nedeniyle oluşan geniş bant gürültüsünün aralıklı salınımı darbe gürültüsünü oluşturur
(4) Sıvı akışı boru hattı sisteminin engellerinden ve yan kollarından geçtiğinde, periyodik girdaplar akış kaynaklı titreşimlere neden olabilir ve bu da santrifüj pompadaki basınç dalgalanmalarının ikincil akış spektrumu değişikliklerine yol açabilir.
Bu, özellikle tasarım dışı akış koşulları altında çalışırken geçerlidir. Akış çizgisinde gösterilen sayılar, aşağıdaki akış süreci prensiplerinin konumlandırılmasını gösterir:
Akış alanındaki yüksek hızlı ve düşük hızlı bölgeler arasındaki sınır tabakasının etkileşimi nedeniyle, bu dengesiz akış modellerinin çoğu, örneğin engellerin etrafından veya durgun su bölgelerinden geçen sıvı akışı veya çift yönlü akış nedeniyle oluşan girdaplar üretir. Bu girdaplar yan duvara çarptığında, basınç dalgalanmalarına dönüşür ve boru hatlarında veya pompa bileşenlerinde yerel salınımlara neden olabilir. Boru hattı sistemlerinin akustik tepkisi, girdap akımı difüzyonunun frekansını ve genliğini güçlü bir şekilde etkileyebilir. Araştırmalar, sistemdeki sesin rezonansı gürültü kaynağının doğal veya tercih edilen frekansıyla tutarlı olduğunda, girdap akımlarının güçlü olduğunu göstermiştir.
Santrifüj pompa optimum verimlilikten daha düşük veya daha yüksek bir akış hızında çalıştığında, genellikle pompa gövdesinin etrafında gürültü duyulur. Bu gürültünün seviyesi ve sıklığı, pompanın o anda ürettiği basınç başı seviyesine, gerekli NPSH'nin mevcut NPSH'ye oranına ve pompa sıvısının ideal akıştan sapma derecesine bağlı olarak pompadan pompaya değişir. Giriş kılavuz kanatlarının, pervanenin ve gövdenin (veya difüzörün) açısı gerçek akış hızına uygun olmadığında, genellikle gürültü oluşur. Bu gürültünün ana kaynağının da resirkülasyon olduğu düşünülmektedir.
Sıvı santrifüj pompadan akıp basınçlandırılmadan önce, giriş borusundaki mevcut basınçtan daha büyük olmayan bir basınç alanına geçmelidir. Bu kısmen, pervane girişine giren sıvının ivmelenme etkisinden ve hava akışının pervane giriş kanatlarından ayrılmasından kaynaklanır. V akış hızı tasarım akış hızını aşarsa ve buna eşlik eden kanat açısı yanlışsa, yüksek hızlı ve düşük basınçlı girdaplar oluşur. Sıvı basıncı buharlaşma basıncına düşerse, sıvı gaz flaş yapar. Geçidin içindeki basınç daha sonra artacaktır. Daha sonra meydana gelen içe doğru patlama, kavitasyon olarak bilinen gürültüye neden olur. Genellikle, pervane kanatlarının basınçsız tarafındaki hava ceplerinin yırtılması yalnızca gürültüye neden olmakla kalmaz, aynı zamanda ciddi tehlikeler de (kanat korozyonu) oluşturur.
Kavitasyon sırasında 8000hp (5970kW) gücündeki bir pompanın gövdesinde ve giriş boru hattı yakınında ölçülen gürültü seviyesi.
Kavitasyon oluşumu birçok frekansın geniş bant etkilerini harekete geçirebilir; ancak bu durumda, kanatların ortak frekansı (saniye başına devir sayısı ile çarpılan pervane kanatlarının sayısı) ve katları baskındır. Bu tür kavitasyon gürültüsü genellikle çok yüksek frekanslı gürültü üretir, buna en iyi "patlama gürültüsü" denir.
Kavitasyon gürültüsü, akış hızı tasarım koşulundan düşük olduğunda veya mevcut giriş NPSH'si pompanın gerektirdiği NPSH'yi aştığında da duyulabilir; bu çok kafa karıştırıcı bir sorundur. Fraser tarafından önerilen açıklama, bu çok düşük düzensiz frekanslı ancak yüksek yoğunluklu gürültünün, çarkın girişindeki veya çıkışındaki veya iki noktadaki geri akıştan kaynaklandığını ve her santrifüj pompanın belirli bir akış hızı azalma koşulunda bu devridaimi deneyimlediğini öne sürmektedir. Devirdaim koşulları altında çalışmak, çark kanatlarının giriş ve çıkışına (ve ayrıca gövde kılavuz kanatlarının basınç tarafına) zarar verir. Darbe gürültüsünün yüksekliğindeki artış, düzensiz gürültü ve akış hızı azaldığında giriş ve çıkış basınç titreşimindeki artış, hepsi devridaimin kanıtı olarak hizmet edebilir.
Otomatik basınç regülatörleri veya akış kontrol vanaları hem türbülans hem de hava akışı ayrımıyla ilgili gürültü üretebilir. Bu vanalar ciddi basınç düşüşü altında çalıştığında, önemli türbülans üreten yüksek akış hızlarına sahiptirler. Üretilen gürültü spektrumu çok geniş bantlı olmasına rağmen, özellikleri yaklaşık 0.2'lik bir Strouhal sayısına karşılık gelen bir frekans etrafında merkezlenmiştir.
Kavitasyon ve ani buharlaşma
Birçok sıvı pompalama sisteminde, pompa veya dağıtım sistemindeki basınç kontrol valfleriyle ilgili olarak genellikle bir miktar flaş buharlaşma ve kavitasyon vardır. Kısma nedeniyle oluşan önemli akış kaybı nedeniyle, daha yüksek akış hızları daha şiddetli kavitasyona neden olur.
Pozitif deplasmanlı bir pompanın emme hattında, piston yüksek genlikli titreşimler üretebilir ve sistemin akustik performansıyla güçlendirilebilir, bu da dinamik basıncın periyodik olarak sıvının buharlaşma basıncına ulaşmasına neden olur, emme portundaki statik basınç bu basınçtan daha büyük olsa bile. Dolaşım basıncı arttığında, kabarcıklar patlar, gürültü üretir ve sistemi etkiler, bu da korozyona ve ayrıca hoş olmayan gürültüye yol açabilir.
Sıcak basınçlı suyun basıncı kısma (akış kontrol vanaları gibi) yoluyla azaldığında, flaş buharlaşma özellikle sıcak su sistemlerinde (besleme pompası sistemleri) yaygındır. Basınçtaki azalma sıvının aniden buharlaşmasına, yani flaş buharlaşmasına neden olur ve bu da kavitasyona benzer bir gürültüye yol açar. Kısma işleminden sonra flaş buharlaşmayı önlemek için yeterli geri basınç sağlanmalıdır. Öte yandan, flaş buharlaşmanın enerjisini daha geniş bir alana dağıtmak için kısma boru hattının sonuna uygulanmalıdır.