Co powinniśmy zrobić, jeśli pompa hałasuje?

Nov 02, 2025

Hałas mechaniczny pochodzi z wibrujących elementów lub powierzchni, które wytwarzają słyszalne wahania ciśnienia w sąsiadujących mediach. Na przykład tłoki, niezrównoważone wibracje spowodowane obrotem i wibrujące ścianki rur.

W pompach wyporowych hałas jest zazwyczaj powiązany z prędkością pompy i liczbą tłoków w pompie. Pulsacja cieczy jest głównym hałasem indukowanym mechanicznie i odwrotnie, pulsacje te mogą również wzbudzać wibracje mechaniczne w elementach pomp i rurociągów. Nieprawidłowe obciążniki wyważające wał korbowy mogą również powodować wibracje w zależności od prędkości obrotowej, co może poluzować śruby fundamentowe i powodować odgłosy stukania w fundament lub szynę prowadzącą. Inne dźwięki są związane z dźwiękiem zużytych korbowodów, zużytych sworzni tłokowych lub uderzeń tłoka.

 

W pompach odśrodkowych nieprawidłowo zamontowane sprzęgła często powodują hałas (niewspółosiowość) przy dwukrotnie większej prędkości pompy. Jeżeli prędkość pompy zbliża się do prędkości krytycznej poziomu lub przekracza ją, mogą wystąpić silne wibracje spowodowane niewyważeniem lub hałasem generowanym przez zużycie łożyska, uszczelnienia lub wirnika. Jeżeli wystąpi zużycie, jego charakterystyczną cechą może być emisja wysokich, gwiżdżących dźwięków. Wentylatory silników elektrycznych, wpusty wału i śruby sprzęgła mogą powodować hałas.

Płynne źródło hałasu

Kiedy wahania ciśnienia są generowane bezpośrednio przez ruch cieczy, źródło hałasu jest proporcjonalne do dynamiki płynu. Możliwe źródła zasilania płynem obejmują turbulencje, separację przepływu cieczy (stan wirowy), kawitację, uderzenie wodne, parowanie błyskawiczne oraz interakcję między wirnikiem a kątem separacji pompy. Wywołane pulsacje ciśnienia i przepływu mogą mieć charakter okresowy lub szerokopasmowy i zazwyczaj mogą wzbudzać drgania mechaniczne w rurociągach lub samych pompach. Następnie wibracje mechaniczne mogą powodować rozproszenie hałasu do otoczenia.
Ogólnie rzecz biorąc, istnieją cztery typy źródeł pulsacji w pompach cieczy:
(1) Dyskretne składowe częstotliwości generowane przez wirnik lub tłok pompy
(2) Energia turbulencji szerokopasmowych spowodowana dużą prędkością przepływu
(3) Przerywane oscylacje hałasu szerokopasmowego spowodowane kawitacją, parowaniem błyskawicznym i uderzeniem wodnym stanowią hałas uderzeniowy
(4) W przypadku przepływu cieczy przez przeszkody i boczne dopływy rurociągu okresowe wiry mogą powodować pulsacje wywołane przepływem, co może skutkować wtórnymi zmianami widma przepływu w wyniku wahań ciśnienia w pompie odśrodkowej.
Jest to szczególnie prawdziwe podczas pracy w warunkach przepływu innych niż projektowe. Liczby pokazane na linii przepływu wskazują położenie następujących zasad procesu przepływu:
Ze względu na interakcję warstwy granicznej między obszarami o dużej- i małej- prędkości w polu przepływu, większość tych niestabilnych wzorców przepływu generuje wiry, na przykład spowodowane przepływem cieczy wokół przeszkód lub przez strefy wody stojącej, lub przepływem dwukierunkowym. Kiedy wiry te uderzają w ścianę boczną, przekształcają się w wahania ciśnienia i mogą powodować lokalne oscylacje w rurociągach lub elementach pomp. Odpowiedź akustyczna systemów rurociągów może silnie wpływać na częstotliwość i amplitudę dyfuzji prądów wirowych. Badania wykazały, że prądy wirowe są najsilniejsze, gdy rezonans dźwięku w systemie jest zgodny z naturalną lub preferowaną częstotliwością źródła hałasu.

 

Gdypompa odśrodkowapracuje przy natężeniu przepływu mniejszym lub większym od wydajności optymalnej, wokół obudowy pompy zwykle słychać hałas. Poziom i częstotliwość tego hałasu różnią się w zależności od pompy, w zależności od poziomu ciśnienia generowanego przez pompę w danym momencie, stosunku wymaganego NPSH do dostępnego NPSH oraz stopnia, w jakim płyn pompy odbiega od idealnego przepływu. Kiedy kąt wlotowych łopatek kierujących, wirnika i obudowy (lub dyfuzora) nie jest odpowiedni do rzeczywistego natężenia przepływu, często pojawia się hałas. Za główne źródło tego hałasu uważa się również recyrkulację. (Witamy w WeChat: Krąg Przyjaciół Pomp)
Zanim ciecz przepłynie przez pompę odśrodkową i znajdzie się pod ciśnieniem, musi przejść przez obszar, w którym panuje ciśnienie nie większe niż ciśnienie istniejące w rurze wlotowej. Jest to częściowo spowodowane efektem przyspieszania cieczy wpływającej do wlotu wirnika, a także oddzieleniem strumienia powietrza od łopatek wlotowych wirnika. Jeśli natężenie przepływu V przekracza projektowe natężenie przepływu, a towarzyszący mu kąt łopatek jest nieprawidłowy, tworzą się wiry przy dużej-prędkości i{3}}niskim ciśnieniu. Jeśli ciśnienie cieczy spadnie do ciśnienia parowania, ciekły gaz zacznie odparowywać. Ciśnienie wewnątrz kanału wzrośnie później. Następująca po tym implozja powoduje hałas powszechnie znany jako kawitacja. Zwykle pękanie kieszeni powietrznych po stronie bezciśnieniowej łopatek wirnika nie tylko powoduje hałas, ale także stwarza poważne zagrożenie (korozja łopatek).
Poziom hałasu mierzony na obudowie pompy o mocy 8000 KM (5970 kW) i w pobliżu rurociągu wlotowego podczas kawitacji.
Generowanie kawitacji może wywołać skutki szerokopasmowe o wielu częstotliwościach; Jednak w tym przypadku dominuje wspólna częstotliwość łopatek (liczba łopatek wirnika pomnożona przez liczbę obrotów na sekundę) i jej wielokrotności. Ten typ hałasu kawitacyjnego zazwyczaj wytwarza hałas o bardzo-częstotliwości, najlepiej określany jako „hałas eksplozji”.
Hałas kawitacyjny może być słyszalny również wtedy, gdy natężenie przepływu jest mniejsze od warunków projektowych lub nawet wtedy, gdy dostępna wartość NPSH na wlocie przekracza wartość NPSH wymaganą przez pompę, co jest bardzo zagadkowym problemem. Wyjaśnienie zaproponowane przez Frasera sugeruje, że ten hałas o bardzo niskiej nieregularnej częstotliwości, ale-o dużym natężeniu, pochodzi z przepływu wstecznego na wlocie lub wylocie wirnika lub w dwóch miejscach, a każda pompa odśrodkowa podlega tej recyrkulacji przy pewnym zmniejszeniu natężenia przepływu. Praca w warunkach recyrkulacji powoduje uszkodzenie wlotu i wylotu łopatek wirnika (jak również strony ciśnieniowej łopatek kierujących obudowy). Wzrost głośności hałasu impulsowego, nieregularnego hałasu oraz wzrost pulsacji ciśnienia na wlocie i wylocie, gdy zmniejsza się natężenie przepływu, mogą służyć jako dowód recyrkulacji.

 

Automatyczne regulatory ciśnienia lub zawory sterujące przepływem mogą generować hałas związany zarówno z turbulencjami, jak i separacją przepływu powietrza. Gdy zawory te działają przy dużym spadku ciśnienia, charakteryzują się wysokimi natężeniami przepływu, które generują znaczne turbulencje. Chociaż generowane widmo szumu jest bardzo szerokopasmowe, jego charakterystyka skupia się wokół częstotliwości z odpowiadającą jej liczbą Strouhala wynoszącą około 0,2.

Kawitacja i odparowanie błyskawiczne

W przypadku wielu systemów pompowania cieczy zazwyczaj występuje pewne parowanie błyskawiczne i kawitacja związane z zaworami regulacji ciśnienia w pompie lub systemie tłoczenia. Ze względu na znaczną utratę przepływu spowodowaną dławieniem, wyższe natężenia przepływu powodują poważniejszą kawitację.
W przewodzie ssawnym pompy wyporowej tłok może generować pulsacje o dużej amplitudzie i być wzmacniany przez właściwości akustyczne układu, powodując okresowe osiąganie ciśnienia dynamicznego do ciśnienia parowania cieczy, nawet jeśli ciśnienie statyczne w króćcu ssawnym może być większe od tego ciśnienia. Kiedy ciśnienie w obiegu wzrasta, pęcherzyki pękają, powodując hałas i uderzając w system, co może prowadzić do korozji, a także powodować nieprzyjemny hałas.
Kiedy ciśnienie gorącej wody pod ciśnieniem spada w wyniku dławienia (takiego jak zawory sterujące przepływem), odparowanie błyskawiczne jest szczególnie powszechne w systemach ciepłej wody (systemy pomp zasilających). Spadek ciśnienia powoduje nagłe odparowanie cieczy, czyli odparowanie błyskawiczne, w wyniku czego powstaje hałas podobny do kawitacji. Aby uniknąć odparowania błyskawicznego po dławieniu, należy zapewnić wystarczające przeciwciśnienie. Natomiast na końcu rurociągu należy zastosować dławienie, aby rozproszyć energię parowania błyskawicznego na większą przestrzeń.