專業(yè)：泵的噪聲來源分析

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機械噪音源

      機械的噪音源自振動的部件或表面，它們在相鄰的介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生有聲的壓力波動。例如活塞、轉(zhuǎn)動的不平衡振動以及振動的管壁。

　　在容積式泵里，噪聲一般與泵速度和泵的活塞數(shù)目相聯(lián)系。液體脈動是主要的機械誘發(fā)的噪聲，反之，這些脈動也能激發(fā)泵和管線系統(tǒng)部件的機械振動。不正確的曲軸平衡塊也會按轉(zhuǎn)速引起振動，這可能松動地腳螺栓并產(chǎn)生基礎或?qū)к壍呐膿袈暋Ｆ渌脑肼暸c連桿磨損后的聲音，磨損的活塞銷或活塞敲擊聲有關(guān)。

　　在離心泵里，不正確安裝的聯(lián)軸器經(jīng)常以兩倍于泵速產(chǎn)生噪音(不對中)。假如泵的轉(zhuǎn)速接近或通過水平的臨界轉(zhuǎn)速，那么，由于不平衡引起的高振動或由軸承、密封或葉輪磨損都能產(chǎn)生噪音。如果發(fā)生磨損，其特點可能是發(fā)出高音嘯聲。電動機風扇、軸鍵以及聯(lián)軸器螺栓均可能產(chǎn)生間隙噪聲。

　　液體噪聲源

　當直接由液體移動產(chǎn)生壓力波動時，噪聲源是相稱的流體動力。可能的流體動力源包括湍流、液流分離(渦流狀態(tài))、氣蝕、水錘、閃蒸和葉輪與泵分水角的互相作用。引起的壓力和流動脈動在頻率上可能不是周期性的就是寬頻的，并且一般可能激發(fā)管線或泵本身的機械振動。然后，機械振動可以向環(huán)境擴散噪音。

一般，脈動源在液體泵內(nèi)有四種類型:

　　(1)由泵葉輪或活塞產(chǎn)生的離散頻率分量

　　(2)由高流速引起的寬帶湍流能

　　(3)由氣蝕、閃蒸和水錘引起的寬帶噪聲的間歇振蕩構(gòu)成沖擊噪聲

　　(4)當液流通過障礙物和管線系統(tǒng)的側(cè)向支流時，因周期性的渦旋引起流動誘發(fā)的脈動，可能在離心泵內(nèi)產(chǎn)生壓力波動的二次流流譜變化。

在非設計工況流量下運行時尤其如此。流線上所示的數(shù)字是下列流動過程原理的定位:

　　(1)脫流

　　(2)再循環(huán)(二次流)

　　(3)循環(huán)

　　(4)泄漏

　　(5)不穩(wěn)定流波動

　　(6)尾流(渦流)

　　(7)湍流

　　(8)氣蝕

　　由于流場里高速和低速區(qū)之間的邊界層互相作用，大部分這種非穩(wěn)定流型產(chǎn)生渦流，例如，因障礙物周圍的液流或通過死水區(qū)引起，或由雙向流引起。當這些渦流沖擊側(cè)壁時，渦流，即渦旋就轉(zhuǎn)化為壓力波動，并且可以引起管線或泵部件的局部振蕩。管線系統(tǒng)的有聲響應可能強烈地影響渦流擴散的頻率和幅度。研究工作己經(jīng)表明，當系統(tǒng)有聲的共鳴與噪音源自然的或優(yōu)先的發(fā)生頻率一致時，渦流是最強烈的。

　　當離心泵運行在流量小于或大于效率最佳時的流量時，通常，在泵殼周圍聽得到噪音。這個噪音的等級和頻率泵與泵間各不相同，取決于泵當時產(chǎn)生的壓頭等級，需要的NPSH和可利用的NPSH之比，以及泵液流偏離理想流動的程度。當入口導向葉片的角度、葉輪和殼體(或擴壓器)對于實際流量是不合適的時候，經(jīng)常發(fā)生噪聲。另外產(chǎn)生這種噪聲的主要來源還被認為是再循環(huán)

　　在液體流經(jīng)離心泵被增壓之前，液體一定通過一個壓力不大于入口管內(nèi)現(xiàn)有壓力的區(qū)域。這部分地是由于液體進入葉輪入口時的加速作用，也是由于和葉輪入口葉片的氣流分離。如V流量超過設計流量，并且附帶的葉片角度不正確，會形成高速、低壓的渦流。如果液體壓力降至汽化壓力，液體氣閃蒸。稍后該道內(nèi)的壓力會升高。隨之而來的內(nèi)爆引起通常被稱之為氣蝕的噪聲。通常在葉輪葉片非承壓側(cè)的氣穴破裂，除引起噪音之外，還會引起嚴重的危害(葉片腐蝕)。

　　在發(fā)生氣蝕時，在一臺8000hp(5970kW)泵的殼體上并靠近入口管線所測得的噪聲等級。

　　氣蝕產(chǎn)生能激發(fā)許多頻率的寬帶沖擊;然而，在這種情況下，葉片共有頻率(葉輪葉片數(shù)目乘每秒轉(zhuǎn)數(shù))和它的倍數(shù)占支配地位。這種類型的氣蝕噪聲通常產(chǎn)生非常高頻率的噪音，最好稱之為“爆裂聲”。

　　氣蝕類的噪聲也可能在流量小于設計工況，甚至在可利用的入口NPSH超過了泵所需的NPSH時被聽到，這是一個很令人費解的問題。由Fraser提出的解釋認為這種非常低的無規(guī)則頻率但卻是高強度的噪聲源自于葉輪入口或葉輪出口、或兩處的回流，并且每一個離心泵在某一流量下降的工況下都發(fā)生這種再循環(huán)。在再循環(huán)工況下運行損害葉輪葉片入口和出口(也對殼體導向葉片)的承壓側(cè)。沖擊類噪聲、無規(guī)則噪聲響度的增加，以及當流量下降時入口和出口壓力脈動的增加均可作為再循環(huán)的證明。

　　壓力自動調(diào)壓器或流量控制閥可以產(chǎn)生與湍流和氣流分離兩者有關(guān)的噪聲。當這些閥門在嚴重的壓降下運行時，具有產(chǎn)生明顯湍流的高流速。盡管產(chǎn)生的噪聲頻譜是非常寬頻帶的，但在特性上則以相應Strouhal數(shù)約為0.2的頻率為中心。

　　氣蝕和閃蒸

　　對于許多液體的泵送系統(tǒng)來說，一般都有一些閃蒸度和與泵或輸送系統(tǒng)里壓力控制閥有關(guān)的氣蝕。由于通過節(jié)流有較大的流動損失，因此，高流動速率產(chǎn)生更嚴重的氣蝕。

　　在容積泵的吸入管線，活塞可能產(chǎn)生高振幅脈動并由系統(tǒng)聲學性能而得到加強，并且引起動壓力周期性地達到液體的汽化壓力，即便吸入口靜壓可能大于這個壓力。當循環(huán)壓力增大時，汽泡破裂，產(chǎn)生噪聲并沖擊系統(tǒng)，而且這可能導致腐蝕，也產(chǎn)生討厭的噪聲。

　　當熱的加壓水通過節(jié)流(如流量控制閥)而壓力降低時，特別常見在熱水系統(tǒng)(給水泵系統(tǒng))發(fā)生閃蒸。這個壓力的降低使得液體突然地汽化，即閃蒸，導致類似氣蝕的噪聲。為了避免節(jié)流后的閃蒸現(xiàn)象，應提供充足的背壓。另一方面，應該在管線端部節(jié)流，以使閃蒸的能量分散進一個較大的空間。

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