液體噪聲源

       當(dāng)直接由液體移動(dòng)產(chǎn)生壓力波動(dòng)時(shí)，噪聲源是相稱(chēng)的流體動(dòng)力?？赡艿牧黧w動(dòng)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(dòng)脈動(dòng)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(jī)械振動(dòng)。然后，機(jī)械振動(dòng)可以向環(huán)境擴(kuò)散噪音。

一般，脈動(dòng)源在液體泵內(nèi)有四種類(lèi)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(dāng)液流通過(guò)障礙物和管線系統(tǒng)的側(cè)向支流時(shí)，因周期性的渦旋引起流動(dòng)誘發(fā)的脈動(dòng)，可能在離心泵內(nèi)產(chǎn)生壓力波動(dòng)的二次流流譜變化。

       在非設(shè)計(jì)工況流量下運(yùn)行時(shí)尤其如此。流線上所示的數(shù)字是下列流動(dòng)過(guò)程原理的定位:

由于流場(chǎng)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?chē)囊毫骰蛲ㄟ^(guò)死水區(qū)引起，或由雙向流引起。當(dāng)這些渦流沖擊側(cè)壁時(shí)，渦流，即渦旋就轉(zhuǎn)化為壓力波動(dòng)，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(yīng)可能強(qiáng)烈地影響渦流擴(kuò)散的頻率和幅度。研究工作己經(jīng)表明，當(dāng)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(shí)，渦流是最強(qiáng)烈的。

        當(dāng)離心泵運(yùn)行在流量小于或大于效率最佳時(shí)的流量時(shí)，通常，在泵殼周?chē)?tīng)得到噪音。這個(gè)噪音的等級(jí)和頻率泵與泵間各不相同，取決于泵當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的壓頭等級(jí)，需要的NPSH和可利用的NPSH之比，以及泵液流偏離理想流動(dòng)的程度。當(dāng)入口導(dǎo)向葉片的角度、葉輪和殼體(或擴(kuò)壓器)對(duì)于實(shí)際流量是不合適的時(shí)候，經(jīng)常發(fā)生噪聲。另外產(chǎn)生這種噪聲的主要來(lái)源還被認(rèn)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(guò)一個(gè)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(jìn)入葉輪入口時(shí)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(guò)設(shè)計(jì)流量，并且附帶的葉片角度不正確，會(huì)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(huì)升高。隨之而來(lái)的內(nèi)爆引起通常被稱(chēng)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(huì)引起嚴(yán)重的危害(葉片腐蝕)。

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

       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(lèi)型的氣蝕噪聲通常產(chǎn)生非常高頻率的噪音，最好稱(chēng)之為“爆裂聲”。

氣蝕類(lèi)的噪聲也可能在流量小于設(shè)計(jì)工況，甚至在可利用的入口NPSH超過(guò)了泵所需的NPSH時(shí)被聽(tīng)到，這是一個(gè)很令人費(fèi)解的問(wèn)題。由Fraser提出的解釋認(rèn)為這種非常低的無(wú)規(guī)則頻率但卻是高強(qiáng)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(gè)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(yùn)行損害葉輪葉片入口和出口(也對(duì)殼體導(dǎo)向葉片)的承壓側(cè)。沖擊類(lèi)噪聲、無(wú)規(guī)則噪聲響度的增加，以及當(dāng)流量下降時(shí)入口和出口壓力脈動(dòng)的增加均可作為再循環(huán)的證明。

壓力自動(dòng)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(dāng)這些閥門(mén)在嚴(yán)重的壓降下運(yùn)行時(shí)，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(yīng)Strouhal數(shù)約為0.2的頻率為中心。

氣蝕和閃蒸

        對(duì)于許多液體的泵送系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(guò)節(jié)流有較大的流動(dòng)損失，因此，高流動(dòng)速率產(chǎn)生更嚴(yán)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(dòng)并由系統(tǒng)聲學(xué)性能而得到加強(qiáng)，并且引起動(dòng)壓力周期性地達(dá)到液體的汽化壓力，即便吸入口靜壓可能大于這個(gè)壓力。當(dāng)循環(huán)壓力增大時(shí)，汽泡破裂，產(chǎn)生噪聲并沖擊系統(tǒng)，而且這可能導(dǎo)致腐蝕，也產(chǎn)生討厭的噪聲。

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

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