펌프 소음은 항상 고객에게 골치 아픈 문제였습니다. 펌프 자체의 오작동이나 고유한 소음으로 인해 발생하는지 여부에 관계없이 많은 고객이 펌프를 사용할 때 이러한 문제에 직면할 것이라고 생각합니다. 오늘 Lutsee는 펌프 소음의 일반적인 원인을 설명해 드리겠습니다.
기계적 소음은 인접한 매체에서 들리는 압력 변동을 생성하는 진동하는 구성 요소 또는 표면에서 발생합니다. 예를 들어, 피스톤, 회전으로 인한 불균형 진동, 진동하는 파이프 벽 등이 있습니다.
양적 변위 펌프에서 소음은 일반적으로 펌프 속도와 펌프의 피스톤 수와 관련이 있습니다. 액체 맥동은 주요 기계적 유도 소음이며, 반대로 이러한 맥동은 펌프 및 파이프라인 시스템 구성 요소의 기계적 진동을 자극할 수도 있습니다. 잘못된 크랭크 샤프트 밸런스 웨이트는 회전 속도에 따라 진동을 일으킬 수도 있으며, 이는 기초 볼트를 느슨하게 하고 기초 또는 가이드 레일의 두드리는 소리를 생성할 수 있습니다. 다른 소음은 마모된 연결봉, 마모된 피스톤 핀 또는 피스톤 스트라이크의 소리와 관련이 있습니다.
원심 펌프에서 부적절하게 설치된 커플링은 종종 펌프 속도의 두 배에서 소음(정렬 오류)을 발생시킵니다. 펌프 속도가 레벨의 임계 속도에 접근하거나 통과하면 불균형으로 인한 높은 진동이나 베어링, 씰 또는 임펠러 마모로 인한 소음이 발생할 수 있습니다. 마모가 발생하면 높은 음조의 휘파람 소리가 나는 것이 특징일 수 있습니다. 전기 모터 팬, 샤프트 키 및 커플링 볼트는 모두 클리어런스 소음을 발생시킬 수 있습니다.
액체 소음원
압력 변동이 액체 이동에 의해 직접 생성되는 경우, 소음원은 유체 역학에 비례합니다. 가능한 유체 동력원으로는 난류, 액체 흐름 분리(와류 상태), 캐비테이션, 수격 현상, 플래시 증발, 임펠러와 펌프 분리 각도 간의 상호 작용이 있습니다. 발생하는 압력 및 흐름 맥동은 주기적이거나 주파수가 광대역일 수 있으며, 일반적으로 파이프라인이나 펌프 자체에서 기계적 진동을 일으킬 수 있습니다. 그런 다음 기계적 진동은 소음을 환경으로 확산시킬 수 있습니다.
일반적으로 액체 펌프에는 4가지 유형의 맥동 소스가 있습니다.
(1) 펌프 임펠러 또는 피스톤에 의해 생성되는 이산 주파수 성분
(2) 높은 유속으로 인한 광대역 난류에너지
(3) 캐비테이션, 플래시 증발, 수격 현상 등에 의한 광대역 소음의 간헐적 진동으로 충격음을 구성한다.
(4) 액체 흐름이 파이프라인 시스템의 장애물 및 측면 지류를 통과할 때 주기적인 와류로 인해 흐름 유도 맥동이 발생할 수 있으며, 이로 인해 원심 펌프의 압력 변동으로 인한 2차 흐름 스펙트럼 변화가 발생할 수 있습니다.
이는 특히 비설계 흐름 조건에서 작동할 때 그렇습니다. 유선에 표시된 숫자는 다음 흐름 프로세스 원리의 위치를 나타냅니다.
유동장에서 고속 및 저속 영역 사이의 경계층의 상호작용으로 인해 이러한 불안정한 유동 패턴의 대부분은 예를 들어 장애물 주변이나 정체된 수역을 통한 액체 흐름 또는 양방향 흐름으로 인해 발생하는 와류를 생성합니다. 이러한 와류가 측벽에 영향을 미치면 압력 변동으로 변환되어 파이프라인이나 펌프 구성 요소에서 국소 진동을 일으킬 수 있습니다. 파이프라인 시스템의 음향 응답은 와류 확산의 주파수와 진폭에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 연구에 따르면 시스템 내 소리의 공명이 소음원의 자연적 또는 선호 주파수와 일치할 때 와류가 강합니다.
원심 펌프가 최적 효율보다 낮거나 높은 유량으로 작동할 때 일반적으로 펌프 케이싱 주변에서 소음이 들립니다. 이 소음의 수준과 주파수는 펌프마다 다르며, 그 당시 펌프에서 생성된 압력 헤드 수준, 필요한 NPSH와 사용 가능한 NPSH의 비율, 펌프 유체가 이상적인 흐름에서 벗어난 정도에 따라 달라집니다. 입구 가이드 베인, 임펠러, 케이싱(또는 디퓨저)의 각도가 실제 유량에 적합하지 않을 때 소음이 종종 발생합니다. 이 소음의 주요 원인은 재순환으로 간주됩니다.
액체가 원심 펌프를 통과하여 가압되기 전에 입구 파이프의 기존 압력보다 크지 않은 압력이 있는 영역을 통과해야 합니다. 이는 부분적으로 임펠러 입구로 들어가는 액체의 가속 효과와 임펠러 입구 블레이드에서 공기 흐름이 분리되기 때문입니다. V 유량이 설계 유량을 초과하고 수반되는 블레이드 각도가 올바르지 않으면 고속 및 저압 와류가 형성됩니다. 액체 압력이 증발 압력으로 떨어지면 액체 가스가 플래시 오프됩니다. 통로 내부의 압력은 나중에 증가합니다. 이후의 폭발은 일반적으로 캐비테이션이라고 알려진 소음을 발생시킵니다. 일반적으로 임펠러 블레이드의 비압력 측에 있는 공기 주머니가 파열되면 소음이 발생할 뿐만 아니라 심각한 위험(블레이드 부식)도 초래됩니다.
캐비테이션 발생 중 8000hp(5970kW) 펌프 케이싱과 입구 파이프라인 근처에서 측정된 소음 수준입니다.
캐비테이션의 생성은 많은 주파수의 광대역 충격을 자극할 수 있습니다. 그러나 이 경우 블레이드의 공통 주파수(임펠러 블레이드 수에 초당 회전 수를 곱한 값)와 그 배수가 지배적입니다. 이러한 유형의 캐비테이션 소음은 일반적으로 매우 높은 주파수 소음을 생성하며, 이를 "폭발 소음"이라고 합니다.
캐비테이션 소음은 유량이 설계 조건보다 낮을 때나, 사용 가능한 입구 NPSH가 펌프에 필요한 NPSH를 초과할 때도 들릴 수 있는데, 이는 매우 당혹스러운 문제입니다.Fraser가 제안한 설명에 따르면 이 매우 낮고 불규칙한 주파수이지만 강도가 높은 소음은 임펠러의 입구 또는 출구 또는 두 위치에서 역류로 인해 발생하며, 모든 원심 펌프는 특정 유량 감소 조건에서 이 재순환을 경험합니다.재순환 조건에서 작동하면 임펠러 블레이드의 입구와 출구(케이싱 가이드 베인의 압력 측면 포함)가 손상됩니다.임펄스 소음의 크기 증가, 불규칙한 소음, 유량이 감소할 때 입구와 출구 압력 맥동이 증가하는 것은 모두 재순환의 증거가 될 수 있습니다.
자동 압력 조절기 또는 유량 제어 밸브는 난류와 공기 흐름 분리와 관련된 소음을 생성할 수 있습니다. 이러한 밸브가 심각한 압력 강하에서 작동하면 상당한 난류를 생성하는 높은 유량 속도가 발생합니다. 생성된 소음 스펙트럼은 매우 광대역이지만 그 특성은 대략 0.2의 해당 Strouhal 수를 갖는 주파수를 중심으로 합니다.
캐비테이션 및 플래시 증발
많은 액체 펌핑 시스템의 경우 일반적으로 펌프 또는 공급 시스템의 압력 제어 밸브와 관련된 플래시 증발 및 캐비테이션이 발생합니다. 조절로 인한 상당한 유량 손실로 인해 더 높은 유량 속도는 더 심각한 캐비테이션을 초래합니다.
양적 변위 펌프의 흡입 라인에서 피스톤은 높은 진폭 맥동을 생성하고 시스템의 음향 성능에 의해 향상될 수 있으며, 흡입 포트의 정압이 이 압력보다 클 수 있더라도 동적 압력이 주기적으로 액체의 증발 압력에 도달하게 합니다. 순환 압력이 증가하면 거품이 파열되어 소음을 발생시키고 시스템에 영향을 미쳐 부식을 일으키고 불쾌한 소음을 발생시킬 수 있습니다.
뜨거운 가압수의 압력이 조절(예: 유량 제어 밸브)을 통해 감소하면 플래시 증발은 특히 뜨거운 물 시스템(급수 펌프 시스템)에서 일반적입니다. 압력이 감소하면 액체가 갑자기 증발하여 플래시 증발이 발생하여 캐비테이션과 유사한 소음이 발생합니다. 조절 후 플래시 증발을 방지하려면 충분한 역압을 제공해야 합니다. 반면, 파이프라인 끝에서 조절을 적용하여 플래시 증발의 에너지를 더 큰 공간으로 분산시켜야 합니다.