A mechanikai zaj rezgő alkatrészekből vagy felületekből származik, amelyek hallható nyomásingadozást okoznak a szomszédos közegekben. Például dugattyúk, forgás által okozott kiegyensúlyozatlan rezgések és vibráló csőfalak.
A térfogat-kiszorításos szivattyúkban a zaj általában a szivattyú fordulatszámához és a szivattyúban lévő dugattyúk számához kapcsolódik. A folyadék lüktetése a fő mechanikai eredetű zaj, és fordítva, ezek a pulzációk mechanikai rezgéseket is gerjeszthetnek a szivattyú- és csővezetékrendszer-alkatrészekben. A nem megfelelő forgattyústengely-kiegyensúlyozó súlyok a forgási sebességtől függően vibrációt is okozhatnak, ami meglazíthatja az alapcsavarokat, és kopogó hangot kelthet az alapozásban vagy a vezetősínben. Más zajok a kopott hajtórudak, kopott dugattyúcsapok vagy dugattyúütések hangjával kapcsolatosak.
A centrifugálszivattyúkban a helytelenül felszerelt tengelykapcsolók gyakran zajt (eltolódást) keltenek a szivattyú fordulatszámának kétszeresénél. Ha a szivattyú fordulatszáma megközelíti vagy túllépi a szint kritikus sebességét, akkor a kiegyensúlyozatlanság vagy a csapágyak, a tömítések vagy a járókerék kopása által keltett zaj okozta nagy vibráció léphet fel. Ha kopás lép fel, annak jellemzője lehet a magas hangú sípoló hangok kibocsátása. Az elektromos motorventilátorok, a tengelykulcsok és a tengelykapcsoló csavarok egyaránt okozhatnak hézagzajt.
Folyékony zajforrás
Ha a nyomásingadozásokat közvetlenül a folyadék mozgása idézi elő, a zajforrás arányos a folyadék dinamikájával. A lehetséges folyadékáramforrások közé tartozik a turbulencia, a folyadékáramlás-leválasztás (örvényállapot), a kavitáció, a vízkalapács, a villanópárolgás, valamint a járókerék és a szivattyú elválasztási szöge közötti kölcsönhatás. Az okozott nyomás- és áramlási lüktetések lehetnek periodikusak vagy szélessávúak, és általában magukban a csővezetékekben vagy a szivattyúkban mechanikai rezgéseket gerjeszthetnek. Ekkor a mechanikai rezgések zajt szórhatnak a környezetbe.
Általában négyféle pulzációs forrás létezik a folyadékszivattyúkban:
(1) A szivattyú járókerék vagy dugattyúja által generált diszkrét frekvenciájú összetevők
(2) A nagy áramlási sebesség által okozott szélessávú turbulenciaenergia
(3) A szélessávú zaj kavitáció, villanópárolgás és vízkalapács által okozott szakaszos oszcillációja ütközési zajnak minősül.
(4) Amikor a folyadékáram áthalad a csővezetékrendszer akadályain és oldalsó mellékfolyóin, az időszakos örvények áramlás által kiváltott pulzációkat okozhatnak, amelyek a centrifugálszivattyú nyomásingadozásainak másodlagos áramlási spektrumváltozását eredményezhetik.
Ez különösen igaz, ha nem tervezett áramlási körülmények között működik. Az áramvonalon látható számok a következő áramlási folyamati elvek elhelyezését jelzik:
Az áramlási mezőben a nagy -sebességű és kis-sebességű tartományok közötti határréteg kölcsönhatása miatt a legtöbb instabil áramlási minta örvényeket generál, például az akadályok körül vagy az állóvizes zónákon keresztül történő folyadékáramlás vagy a kétirányú áramlás miatt. Amikor ezek az örvények becsapódnak az oldalfalba, nyomásingadozásokká alakulnak, és helyi oszcillációkat okozhatnak a csővezetékekben vagy a szivattyúelemekben. A csővezetékrendszerek akusztikus reakciója erősen befolyásolhatja az örvényáram diffúzió frekvenciáját és amplitúdóját. A kutatások kimutatták, hogy az örvényáramok akkor a legerősebbek, ha a hang rezonanciája a rendszerben összhangban van a zajforrás természetes vagy preferált frekvenciájával.
Amikora centrifugálszivattyúaz optimális hatásfoknál kisebb vagy nagyobb áramlási sebességgel működik, általában zaj hallható a szivattyúház körül. Ennek a zajnak a szintje és gyakorisága szivattyúnként változik, a szivattyú által akkor generált nyomásmagasságtól, a szükséges NPSH és a rendelkezésre álló NPSH arányától, valamint attól, hogy a szivattyúfolyadék milyen mértékben tér el az ideális áramlástól. Ha a bemeneti vezetőlapátok, a járókerék és a ház (vagy a diffúzor) szöge nem felel meg a tényleges áramlási sebességnek, gyakran zaj lép fel. E zaj fő forrásának szintén a recirkulációt tekintik. (Üdvözöljük a WeChat követésében: Pump Friends Circle)
Mielőtt a folyadék átáramlik a centrifugálszivattyún és nyomás alá kerül, olyan területen kell áthaladnia, amelynek nyomása nem nagyobb, mint a bemeneti csőben fennálló nyomás. Ennek oka részben a járókerék bemenetébe jutó folyadék gyorsító hatása, valamint a légáramlás elválasztása a járókerék bemeneti lapátjaitól. Ha a V áramlási sebesség meghaladja a tervezett áramlási sebességet, és a kapcsolódó lapátszög nem megfelelő, nagy-sebességű és alacsony{3}}nyomású örvények képződnek. Ha a folyadék nyomása a párolgási nyomás alá esik, a folyékony gáz elillan. A nyomás a járatban később megnő. Az ezt követő becsapódás zajt okoz, amelyet kavitációnak neveznek. Általában a járókerék lapátok nyomásmentes oldalán lévő légzsákok felszakadása nemcsak zajt okoz, hanem komoly veszélyeket is jelent (lapátkorrózió).
A zajszint egy 8000 lóerős (5970 kW) szivattyú házán és a bemeneti csővezeték közelében mérve a kavitáció során.
A kavitáció kialakulása számos frekvenciájú szélessávú hatást gerjeszthet; Ebben az esetben azonban a lapátok közös frekvenciája (a járókerék lapátok száma szorozva a másodpercenkénti fordulatszámmal) és annak többszörösei dominálnak. Az ilyen típusú kavitációs zaj általában nagyon magas{1}}frekvenciás zajt kelt, amelyet leginkább „robbanási zajnak” neveznek.
A kavitációs zaj akkor is hallható, ha az áramlási sebesség kisebb, mint a tervezési feltétel, vagy akkor is, ha a rendelkezésre álló bemeneti NPSH meghaladja a szivattyú által igényelt NPSH-t, ami nagyon rejtélyes probléma. A Fraser által javasolt magyarázat azt sugallja, hogy ez a nagyon alacsony, szabálytalan frekvenciájú, de nagy intenzitású zaj a járókerék bemeneténél vagy kimeneténél vagy két helyről eredő visszaáramlásból ered, és minden centrifugálszivattyú tapasztalja ezt a recirkulációt bizonyos áramlási sebességcsökkenési feltételek mellett. A recirkulációs körülmények között történő üzemeltetés károsítja a járókerék lapátok be- és kimenetét (valamint a burkolat vezetőlapátjainak nyomóoldalát). Az impulzuszaj hangosságának növekedése, a szabálytalan zaj, valamint a bemeneti és kimeneti nyomás pulzációjának növekedése az áramlási sebesség csökkenésekor mind a recirkuláció bizonyítékaként szolgálhatnak.
Az automatikus nyomásszabályozók vagy áramlásszabályozó szelepek mind a turbulenciával, mind a légáramlás elválasztásával kapcsolatos zajt generálhatnak. Ha ezek a szelepek súlyos nyomásesés mellett működnek, nagy áramlási sebességük van, ami jelentős turbulenciát generál. Bár a generált zajspektrum nagyon széles sávú, jellemzői egy olyan frekvencia köré összpontosulnak, amelynek megfelelő Strouhal-száma körülbelül 0,2.
Kavitáció és villanópárolgás
Sok folyadékszivattyús rendszernél általában a szivattyúban vagy a szállítórendszerben lévő nyomásszabályozó szelepekkel kapcsolatos gyorspárolgás és kavitáció lép fel. A fojtás okozta jelentős áramlási veszteség miatt a nagyobb áramlási sebességek súlyosabb kavitációt eredményeznek.
A térfogat-kiszorításos szivattyú szívóvezetékében a dugattyú nagy amplitúdójú pulzációkat generálhat, és a rendszer akusztikai teljesítménye fokozza azt, aminek következtében a dinamikus nyomás időszakosan eléri a folyadék párolgási nyomását, még akkor is, ha a szívócsonkon a statikus nyomás nagyobb lehet, mint ez a nyomás. A keringési nyomás növekedésével a buborékok felszakadnak, ami zajt kelt, és hatással van a rendszerre, ami korrózióhoz és kellemetlen zajhoz vezethet.
Amikor a forró, túlnyomásos víz nyomása fojtáson (például áramlásszabályozó szelepek) keresztül csökken, a gyorspárolgás különösen gyakori a melegvizes rendszerekben (tápszivattyús rendszerek). A nyomáscsökkenés hatására a folyadék hirtelen elpárolog, azaz villanópárolgás, ami a kavitációhoz hasonló zajt eredményez. A fojtás utáni párolgás elkerülése érdekében elegendő ellennyomást kell biztosítani. Másrészt a csővezeték végén fojtást kell alkalmazni, hogy a villanópárolgás energiája nagyobb térbe kerüljön.
