Il rumore meccanico ha origine da componenti o superfici vibranti che producono fluttuazioni di pressione udibili nei mezzi adiacenti. Ad esempio, pistoni, vibrazioni sbilanciate causate dalla rotazione e pareti vibranti dei tubi.
Nelle pompe volumetriche, 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 dalla meccanica e, viceversa, queste pulsazioni possono anche eccitare vibrazioni meccaniche nei componenti del sistema di pompe e tubazioni. Anche i contrappesi di bilanciamento dell'albero motore non corretti possono causare vibrazioni in base alla velocità di rotazione, che potrebbero allentare i bulloni di fondazione e produrre un rumore di colpi sulla fondazione o sulla guida. Altri rumori sono legati al rumore delle bielle usurate, degli spinotti usurati o dei colpi dei pistoni.
Nelle pompe centrifughe, i giunti installati in modo errato spesso producono rumore (disallineamento) al doppio della velocità della pompa. Se la velocità della pompa si avvicina o supera la velocità critica del livello, possono verificarsi vibrazioni elevate causate da squilibrio o rumore generato dall'usura di cuscinetti, guarnizioni o girante. In caso di usura la sua caratteristica potrebbe essere l'emissione di sibili acuti. Le ventole dei motori elettrici, le chiavette dell'albero e i bulloni di accoppiamento possono produrre rumori di gioco.
Sorgente di rumore liquido
Quando le fluttuazioni di pressione sono generate direttamente dal movimento del liquido, la sorgente del rumore è proporzionale alla fluidodinamica. Le possibili fonti di potenza del fluido includono turbolenza, separazione del flusso di liquido (stato di vortice), cavitazione, colpo d'ariete, evaporazione rapida e interazione tra la girante e l'angolo di separazione della pompa. Le pulsazioni di pressione e di flusso causate possono essere periodiche o a banda larga in frequenza e generalmente possono eccitare vibrazioni meccaniche nelle tubazioni o nelle pompe stesse. Quindi, le vibrazioni meccaniche possono diffondere il rumore nell'ambiente.
Generalmente, ci sono quattro tipi di sorgenti di pulsazione nelle pompe per liquidi:
(1) Componenti discreti di frequenza generati dalla girante o dal pistone della pompa
(2) Energia di turbolenza a banda larga causata dall'elevata velocità del flusso
(3) L'oscillazione intermittente del rumore a banda larga causata da cavitazione, evaporazione rapida e colpi d'ariete costituisce rumore da impatto
(4) Quando il flusso del liquido passa attraverso ostacoli e affluenti laterali del sistema di tubazioni, i vortici periodici possono causare pulsazioni indotte dal flusso, che possono provocare cambiamenti dello spettro di flusso secondario delle fluttuazioni di pressione nella pompa centrifuga.
Ciò è particolarmente vero quando si opera in condizioni di flusso non previste da progetto. I numeri mostrati sulla linea di semplificazione indicano il posizionamento dei seguenti principi del processo di flusso:
A causa dell'interazione dello strato limite tra le regioni ad alta-e a 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 a ostacoli o attraverso zone d'acqua stagnanti o da flusso bidirezionale. Quando questi vortici colpiscono la parete laterale, si trasformano in fluttuazioni di pressione e possono causare oscillazioni locali nelle tubazioni o nei componenti della pompa. La risposta acustica dei sistemi di tubazioni può influenzare fortemente la frequenza e l'ampiezza della diffusione delle correnti parassite. La ricerca ha dimostrato che le correnti parassite sono più forti quando la risonanza del suono nel sistema è coerente con la frequenza naturale o preferita della sorgente di rumore.
Quandola pompa centrifugafunziona ad una portata inferiore o superiore all'efficienza ottimale, si sente solitamente del rumore attorno al corpo 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 di deviazione del fluido della pompa dal flusso ideale. Quando l'angolo delle palette guida di ingresso, della girante e dell'involucro (o del diffusore) non è adatto alla portata effettiva, spesso si verifica del rumore. Anche la principale fonte di questo rumore è considerata il ricircolo. (Benvenuti a seguire WeChat: Pump Friends Circle)
Prima che il liquido attraversi la pompa centrifuga e venga pressurizzato, deve attraversare 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 associata 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 evapora. La pressione all'interno del passaggio aumenterà successivamente. La successiva implosione provoca un rumore comunemente noto come cavitazione. Solitamente la rottura delle sacche d'aria sul lato non in pressione delle pale della girante non solo provoca rumore, ma comporta anche gravi pericoli (corrosione delle pale).
Livello di rumore misurato sul corpo di una pompa da 8000 CV (5970 kW) e in prossimità della tubazione di aspirazione durante la cavitazione.
La generazione di cavitazione può eccitare impatti a banda larga di molte frequenze; Tuttavia, in questo caso, prevalgono la frequenza comune delle pale (il numero di pale della girante moltiplicato per il numero di giri al secondo) e i suoi multipli. Questo tipo di rumore di cavitazione produce in genere un rumore a frequenza molto elevata-, meglio definito come "rumore di esplosione".
Il rumore della cavitazione può essere udito anche quando la portata è inferiore alla condizione di progetto, o anche quando l'NPSH in 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 frequenza irregolare molto bassa ma ad alta-intensità ha origine dal riflusso all'ingresso o all'uscita della girante, o in due posizioni, e ogni pompa centrifuga sperimenta questo ricircolo ad una certa condizione di diminuzione della portata. Il funzionamento in condizioni di ricircolo danneggia l'ingresso e l'uscita delle pale della girante (nonché il lato pressione delle palette guida dell'involucro). L'aumento dell'intensità del rumore impulsivo, del rumore irregolare e l'aumento della pulsazione della pressione di ingresso e di uscita quando la portata diminuisce possono tutti servire come prova del ricircolo.
I regolatori automatici di pressione o le valvole di controllo del flusso possono generare rumore correlato sia alla turbolenza che alla separazione del flusso d'aria. Quando queste valvole funzionano in condizioni di forte caduta di pressione, hanno portate elevate che generano turbolenze significative. Sebbene lo spettro del rumore generato sia a banda molto ampia, le sue caratteristiche sono centrate attorno ad una frequenza con un numero di Strouhal corrispondente di circa 0,2.
Cavitazione ed evaporazione flash
Per molti sistemi di pompaggio di liquidi, generalmente si verificano fenomeni di evaporazione rapida e cavitazione legati alle valvole di controllo della pressione nella pompa o nel sistema di erogazione. 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 volumetrica, il pistone può generare pulsazioni di elevata ampiezza ed essere potenziato 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 bocca di aspirazione può essere maggiore di questa pressione. Quando la pressione circolante aumenta, le bolle si rompono, producendo rumore e influenzando il sistema, che può portare alla corrosione e produrre anche rumori sgradevoli.
Quando la pressione dell'acqua calda pressurizzata diminuisce attraverso la strozzatura (come le valvole di controllo del flusso), l'evaporazione flash è particolarmente comune nei sistemi di acqua calda (sistemi con pompe di alimentazione). La diminuzione della pressione provoca la vaporizzazione improvvisa del liquido, ovvero un'evaporazione flash, con conseguente rumore simile alla cavitazione. Per evitare l'evaporazione del flash dopo lo strozzamento, è necessario fornire una contropressione sufficiente. D'altro canto, la limitazione dovrebbe essere applicata all'estremità della tubazione per disperdere l'energia dell'evaporazione istantanea in uno spazio più ampio.
