Il rumore della pompa è sempre stato un grattacapo per i clienti. Che sia causato da un malfunzionamento o dal rumore intrinseco della pompa stessa, credo che molti clienti incontreranno questi problemi quando utilizzano la pompa. Oggi, Lutsee vi spiegherà le fonti comuni del rumore della pompa.
Il rumore meccanico ha origine da componenti o superfici vibranti che producono fluttuazioni di pressione udibili nei media adiacenti. Ad esempio, pistoni, vibrazioni sbilanciate causate dalla rotazione e pareti di tubi vibranti.
Nelle pompe a spostamento positivo, il rumore è generalmente associato alla velocità della pompa e al numero di pistoni nella pompa. La pulsazione del liquido è il principale rumore indotto meccanicamente e, viceversa, queste pulsazioni possono anche eccitare vibrazioni meccaniche nei componenti del sistema di pompaggio e tubazione. Anche i pesi di bilanciamento dell'albero motore non corretti possono causare vibrazioni in base alla velocità di rotazione, che possono allentare i bulloni di fondazione e produrre un suono di battito della fondazione o della guida. Altri rumori sono correlati al suono di bielle usurate, perni del pistone usurati o colpi del pistone.
Nelle pompe centrifughe, giunti installati in modo non corretto spesso producono rumore (disallineamento) a una velocità doppia rispetto a quella della pompa. Se la velocità della pompa si avvicina o supera la velocità critica del livello, possono verificarsi forti vibrazioni causate da squilibrio o rumore generato dall'usura di cuscinetti, guarnizioni o giranti. Se si verifica usura, la sua caratteristica può essere l'emissione di suoni sibilanti acuti. Le ventole dei motori elettrici, le chiavette dell'albero e i bulloni dei giunti possono tutti produrre rumore di gioco.
Sorgente di rumore liquido
Quando le fluttuazioni di pressione sono generate direttamente dal movimento del liquido, la fonte di rumore è proporzionale alla dinamica dei fluidi. Le possibili fonti di potenza fluida includono turbolenza, separazione del flusso di liquido (stato di vortice), cavitazione, colpo d'ariete, evaporazione improvvisa e interazione tra girante e angolo di separazione della pompa. Le pulsazioni di pressione e flusso causate possono essere periodiche o a banda larga in frequenza e possono generalmente eccitare vibrazioni meccaniche nelle condutture o nelle pompe stesse. Quindi, le vibrazioni meccaniche possono diffondere il rumore nell'ambiente.
In genere, nelle pompe per liquidi si distinguono quattro tipi di sorgenti di pulsazione:
(1) Componenti di frequenza discrete generate dalla girante o dal pistone della pompa
(2) Energia di turbolenza a banda larga causata da elevata velocità di flusso
(3) L'oscillazione intermittente del rumore a banda larga causato dalla cavitazione, dall'evaporazione rapida e dal colpo d'ariete costituisce rumore d'impatto
(4) Quando il flusso del liquido attraversa ostacoli e affluenti laterali del sistema di condotte, vortici periodici possono causare pulsazioni indotte dal flusso, che possono determinare cambiamenti secondari dello spettro del flusso delle fluttuazioni di pressione nella pompa centrifuga.
Ciò è particolarmente vero quando si opera in condizioni di flusso non di progettazione. I numeri mostrati sulla linea di flusso indicano il posizionamento dei seguenti principi di processo di flusso:
A causa dell'interazione dello strato limite tra le regioni ad alta e bassa velocità nel campo di flusso, la maggior parte di questi modelli di flusso instabili genera vortici, ad esempio, causati dal flusso di liquido attorno agli ostacoli o attraverso zone di acqua stagnante, o dal flusso bidirezionale. Quando questi vortici impattano sulla parete laterale, si trasformano in fluttuazioni di pressione e possono causare oscillazioni locali nelle condotte o nei componenti della pompa. La risposta acustica dei sistemi di condotte può influenzare fortemente la frequenza e l'ampiezza della diffusione delle correnti parassite. La ricerca ha dimostrato che quando la risonanza del suono nel sistema è coerente con la frequenza naturale o preferita della sorgente di rumore, le correnti parassite sono forti.
Quando la pompa centrifuga funziona a una portata inferiore o superiore all'efficienza ottimale, si sente solitamente del rumore attorno alla cassa della pompa. Il livello e la frequenza di questo rumore variano da pompa a pompa, a seconda del livello di prevalenza generato dalla pompa in quel momento, del rapporto tra NPSH richiesto e NPSH disponibile e del grado in cui il fluido della pompa si discosta dalla portata ideale. Quando l'angolo delle palette di guida di ingresso, della girante e della cassa (o diffusore) non sono adatti alla portata effettiva, spesso si verifica del rumore. La fonte principale di questo rumore è anche considerata la ricircolazione.
Prima che il liquido scorra attraverso la pompa centrifuga e venga pressurizzato, deve passare attraverso un'area con una pressione non superiore alla pressione esistente nel tubo di ingresso. Ciò è dovuto in parte all'effetto di accelerazione del liquido che entra nell'ingresso della girante, nonché alla separazione del flusso d'aria dalle pale di ingresso della girante. Se la portata V supera la portata di progetto e l'angolo della pala di accompagnamento non è corretto, si formeranno vortici ad alta velocità e bassa pressione. Se la pressione del liquido scende alla pressione di vaporizzazione, il gas liquido si disperderà. La pressione all'interno del passaggio aumenterà in seguito. La successiva implosione provoca rumore comunemente noto come cavitazione. Di solito, la rottura delle sacche d'aria sul lato non in pressione delle pale della girante non solo provoca rumore, ma pone anche gravi pericoli (corrosione delle pale).
Livello di rumore misurato sulla carcassa di una pompa da 8000 CV (5970 kW) e vicino alla tubazione di ingresso durante la cavitazione.
La generazione di cavitazione può eccitare impatti a banda larga di molte frequenze; tuttavia, in questo caso, la frequenza comune delle pale (il numero di pale della girante moltiplicato per il numero di giri al secondo) e i suoi multipli dominano. Questo tipo di rumore di cavitazione produce in genere rumore ad altissima frequenza, meglio noto come "rumore di esplosione".
Il rumore di cavitazione può essere udito anche quando la portata è inferiore alle condizioni di progettazione, o anche quando l'NPSH di ingresso disponibile supera l'NPSH richiesto dalla pompa, il che è un problema molto sconcertante. La spiegazione proposta da Fraser suggerisce che questo rumore a bassissima frequenza irregolare ma ad alta intensità ha origine dal riflusso all'ingresso o all'uscita della girante, o in due punti, e ogni pompa centrifuga subisce questa ricircolazione a una certa condizione di diminuzione della portata. Il funzionamento in condizioni di ricircolazione danneggia l'ingresso e l'uscita delle pale della girante (così come il lato di pressione delle palette di guida dell'involucro). L'aumento del rumore impulsivo, del rumore irregolare e l'aumento della pulsazione della pressione di ingresso e uscita quando la portata diminuisce possono tutti servire come prova di ricircolazione.
I regolatori di pressione automatici o le valvole di controllo del flusso possono generare rumore correlato sia alla turbolenza che alla separazione del flusso d'aria. Quando queste valvole operano sotto una forte caduta di pressione, hanno portate elevate che generano una turbolenza significativa. Sebbene lo spettro del rumore generato sia molto ampio, le sue caratteristiche sono incentrate su una frequenza con un numero di Strouhal corrispondente di circa 0.2.
Cavitazione ed evaporazione flash
Per molti sistemi di pompaggio di liquidi, si verifica generalmente una certa evaporazione improvvisa e cavitazione correlata alle valvole di controllo della pressione nella pompa o nel sistema di distribuzione. A causa della significativa perdita di flusso causata dalla strozzatura, portate più elevate determinano una cavitazione più grave.
Nella linea di aspirazione di una pompa a spostamento positivo, il pistone può generare pulsazioni di ampiezza elevata ed essere migliorato dalle prestazioni acustiche del sistema, facendo sì che la pressione dinamica raggiunga periodicamente la pressione di vaporizzazione del liquido, anche se la pressione statica alla porta di aspirazione può essere maggiore di questa pressione. Quando la pressione circolante aumenta, le bolle si rompono, producendo rumore e impattando sul sistema, il che può portare alla corrosione e anche produrre rumori sgradevoli.
Quando la pressione dell'acqua calda pressurizzata diminuisce tramite strozzatura (come le valvole di controllo del flusso), l'evaporazione flash è particolarmente comune nei sistemi di acqua calda (sistemi di pompa di alimentazione). La diminuzione della pressione provoca l'improvvisa vaporizzazione del liquido, ovvero l'evaporazione flash, con conseguente rumore simile alla cavitazione. Per evitare l'evaporazione flash dopo la strozzatura, si dovrebbe fornire una contropressione sufficiente. D'altro canto, la strozzatura dovrebbe essere applicata all'estremità della conduttura per disperdere l'energia dell'evaporazione flash in uno spazio più ampio.