רעש משאבה תמיד היה כאב ראש ללקוחות. בין אם זה נגרם מתקלה או מהרעש המובנה של המשאבה עצמה, אני מאמין שלקוחות רבים יתקלו בבעיות אלו בעת השימוש במשאבה. היום, Lutsee יסביר לכם את המקורות הנפוצים לרעש המשאבה.
רעש מכני מקורו ברכיבים או משטחים רוטטים המייצרים תנודות לחץ קוליות במדיה סמוכה. למשל, בוכנות, רעידות לא מאוזנות הנגרמות מסיבוב וקירות צינור רוטטים.
במשאבות תזוזה חיוביות, רעש קשור בדרך כלל למהירות המשאבה ולמספר הבוכנות במשאבה. פעימת נוזלים היא הרעש המושרה מכאנית העיקרית, ולהפך, פעימות אלו יכולות לעורר גם רעידות מכניות ברכיבי משאבה וצינורות. משקלים שגויים של איזון גל ארכובה עלולים גם לגרום לרטט בהתאם למהירות הסיבוב, מה שעלול לשחרר את ברגי היסוד ולהפיק קול דפיקה של הקרן או מסילת ההדרכה. רעשים אחרים קשורים לצליל של מוטות חיבור בלויים, פיני בוכנה בלויים או פגיעות בוכנה.
במשאבות צנטריפוגליות, צימודים המותקנים בצורה לא נכונה מייצרים לעתים קרובות רעש (חוסר יישור) במהירות כפולה ממהירות המשאבה. אם מהירות המשאבה מתקרבת או עוברת את המהירות הקריטית של המפלס, עלולות להתרחש רעידות גבוהות הנגרמות מחוסר איזון או רעש שנוצר על ידי מיסבים, איטום או בלאי אימפלר. אם מתרחש בלאי, המאפיין שלו עשוי להיות פליטת קולות שריקות גבוהים. מאווררי מנוע חשמלי, מפתחות פיר וברגי צימוד עשויים לייצר רעש פינוי.
מקור רעש נוזלי
כאשר תנודות הלחץ נוצרות ישירות על ידי תנועת נוזל, מקור הרעש הוא פרופורציונלי לדינמיקת הנוזל. מקורות כוח נוזלים אפשריים כוללים מערבולות, הפרדת זרימת נוזלים (מצב מערבולת), קוויטציה, פטיש מים, אידוי הבזק והאינטראקציה בין האימפלר וזווית ההפרדה של המשאבה. פעימות הלחץ והזרימה הנגרמות עשויות להיות בתדירות תקופתית או בפס רחב, ובדרך כלל עלולות לעורר רעידות מכניות בצינורות או במשאבות עצמן. לאחר מכן, רעידות מכניות יכולות לפזר רעש לתוך הסביבה.
באופן כללי, ישנם ארבעה סוגים של מקורות פעימה במשאבות נוזלים:
(1) רכיבי תדר בדידים שנוצרו על ידי אימפלר משאבה או בוכנה
(2) אנרגיית טורבולנציה בפס רחב הנגרמת על ידי מהירות זרימה גבוהה
(3) תנודה לסירוגין של רעש פס רחב הנגרמת על ידי קוויטציה, אידוי הבזק ופטיש מים מהווה רעש השפעה
(4) כאשר זרימת הנוזל עוברת דרך מכשולים ויובלים רוחביים של מערכת הצנרת, מערבולות תקופתיות עלולות לגרום לפעימות המושרות בזרימה, מה שעלול לגרום לשינויים בספקטרום הזרימה המשני של תנודות הלחץ במשאבה הצנטריפוגלית.
זה נכון במיוחד כאשר פועלים בתנאי זרימה לא מתוכננים. המספרים המוצגים על קו ההתייעלות מציינים את המיקום של עקרונות תהליך הזרימה הבאים:
בשל האינטראקציה של שכבת הגבול בין האזורים המהירים והנמוכים בשדה הזרימה, רוב דפוסי הזרימה הלא יציבים הללו מייצרים מערבולות, למשל, הנגרמות על ידי זרימת נוזל סביב מכשולים או דרך אזורי מים עומדים, או על ידי דו כיוונית זְרִימָה. כאשר מערבולות אלו פוגעות בדופן, הן הופכות לתנודות לחץ ויכולות לגרום לתנודות מקומיות בצינורות או ברכיבי משאבה. התגובה האקוסטית של מערכות צינור עשויה להשפיע מאוד על התדירות והמשרעת של פיזור זרם מערבולת. מחקרים הראו שכאשר התהודה של הקול במערכת תואמת את התדר הטבעי או המועדף של מקור הרעש, זרמי מערבולת חזקים.
כאשר המשאבה הצנטריפוגלית פועלת בקצב זרימה נמוך או גדול מהיעילות האופטימלית, בדרך כלל נשמע רעש סביב מעטפת המשאבה. הרמה והתדירות של רעש זה משתנות ממשאבה למשאבה, בהתאם לרמת ראש הלחץ שנוצרה על ידי המשאבה באותו זמן, היחס בין ה-NPSH הנדרש ל-NPSH הזמין, ומידת הסטייה של נוזל המשאבה מהזרימה האידיאלית. כאשר הזווית של שבשבת מובילי הכניסה, האימפלר והמעטפת (או המפזר) אינה מתאימה לקצב הזרימה בפועל, לעתים קרובות מתרחש רעש. המקור העיקרי לרעש זה נחשב גם למחזור חוזר.
לפני שהנוזל זורם דרך המשאבה הצנטריפוגלית ונלחץ עליו לעבור באזור עם לחץ שאינו גדול מהלחץ הקיים בצינור הכניסה. זה נובע בחלקו מהשפעת ההאצה של הנוזל הנכנס לכניסת האימפלר, כמו גם מהפרדת זרימת האוויר מלבי כניסת האימפלר. אם קצב הזרימה V עולה על קצב הזרימה המתוכנן וזווית הלהב הנלווית לא נכונה, ייווצרו מערבולות במהירות גבוהה ובלחץ נמוך. אם לחץ הנוזל יורד ללחץ האידוי, הגז הנוזלי יתבהב. הלחץ בתוך המעבר יגדל בהמשך. ההתפרצות שלאחר מכן גורמת לרעש הידוע בכינויו cavitation. בדרך כלל, קרע של כיסי אוויר בצד הלא-לחץ של להבי האימפלר לא רק גורם לרעש, אלא גם מהווה סכנות חמורות (קורוזיה להבים).
רמת הרעש נמדדה על המעטפת של משאבת 8000 כ"ס (5970 קילוואט) וליד צינור הכניסה במהלך הקוויטציה.
יצירת הקוויטציה יכולה לעורר השפעות פס רחב של תדרים רבים; עם זאת, במקרה זה, התדירות המשותפת של הלהבים (מספר להבי האימפלר כפול מספר הסיבובים בשנייה) וכפולותיו שולטים. סוג זה של רעש קוויטציה מייצר בדרך כלל רעש בתדר גבוה מאוד, המכונה בצורה הטובה ביותר "רעש פיצוץ".
רעש הקוויטציה עשוי להישמע גם כאשר קצב הזרימה נמוך ממצב התכנון, או אפילו כאשר NPSH כניסת זמין חורג מה-NPSH הנדרש על ידי המשאבה, וזו בעיה מאוד תמוהה. ההסבר שהוצע על ידי פרייזר מצביע על כך שתדר לא סדיר נמוך מאוד זה אך בעוצמה גבוהה נובע מהזרימה האחורית בכניסה או ביציאה של האימפלר, או בשני מקומות, וכל משאבה צנטריפוגלית חווה את המחזור הזה במצב מסוים של ירידה בקצב הזרימה. פעולה בתנאי מחזור חוזרים פוגעת בכניסה וביציאה של להבי האימפלר (כמו גם בצד הלחץ של שבבי הכוונה של המארז). העלייה בעוצמת רעש הדחף, רעש לא סדיר, והעלייה בפעימת לחץ הכניסה והיציאה כאשר קצב הזרימה פוחת, יכולים כולם לשמש עדות למחזור חוזר.
ווסתי לחץ אוטומטיים או שסתומי בקרת זרימה יכולים ליצור רעש הקשור הן למערבולת והן להפרדת זרימת האוויר. כאשר שסתומים אלו פועלים תחת ירידת לחץ חמורה, יש להם קצבי זרימה גבוהים שיוצרים מערבולת משמעותית. למרות שספקטרום הרעש הנוצר הוא רחב מאוד, המאפיינים שלו מתרכזים סביב תדר עם מספר Strouhal תואם של כ-0.2.
קאוויטציה ואידוי הבזק
עבור מערכות שאיבת נוזלים רבות, יש בדרך כלל אידוי הבזק וקוויטציה הקשורים לשסתומי בקרת לחץ במשאבה או במערכת ההספקה. בשל אובדן הזרימה המשמעותי הנגרם על ידי מצערת, קצבי זרימה גבוהים יותר מביאים לקוויטציה חמורה יותר.
בקו היניקה של משאבת עקירה חיובית, הבוכנה עשויה ליצור פעימות משרעת גבוהות ולהשתפר על ידי הביצועים האקוסטיים של המערכת, מה שגורם ללחץ הדינמי להגיע מעת לעת ללחץ האידוי של הנוזל, גם אם הלחץ הסטטי בשאיבה היציאה עשויה להיות גדולה מהלחץ הזה. כאשר הלחץ במחזור עולה, בועות נקרעות, מייצרות רעש ופוגעות במערכת, מה שעלול להוביל לקורוזיה וגם לייצר רעש לא נעים.
כאשר הלחץ של מים בלחץ חמים יורד באמצעות מצערת (כגון שסתומי בקרת זרימה), אידוי הבזק נפוץ במיוחד במערכות מים חמים (מערכות משאבות הזנה). הירידה בלחץ גורמת לנוזל להתאדות בפתאומיות, כלומר אידוי הבזק, וכתוצאה מכך נוצר רעש הדומה לקוויטציה. כדי למנוע אידוי הבזק לאחר המצערת, יש לספק לחץ אחורי מספיק. מצד שני, יש להפעיל מצערת בקצה הצינור כדי לפזר את האנרגיה של אידוי הבזק לחלל גדול יותר.