Co bychom měli dělat, když je hluk čerpadla

Nov 02, 2025

Mechanický hluk pochází z vibrujících součástí nebo povrchů, které vytvářejí slyšitelné kolísání tlaku v sousedních médiích. Například písty, nevyvážené vibrace způsobené rotací a vibrující stěny potrubí.

U objemových čerpadel je hluk obecně spojen s rychlostí čerpadla a počtem pístů v čerpadle. Pulzace kapaliny je hlavním mechanicky indukovaným hlukem a naopak, tyto pulzace mohou také vyvolat mechanické vibrace v komponentech systému čerpadla a potrubí. Nesprávné vyvažovací závaží klikového hřídele může také způsobit vibrace v závislosti na rychlosti otáčení, které mohou uvolnit základové šrouby a způsobit klepavý zvuk základu nebo vodicí kolejnice. Další zvuky souvisí se zvukem opotřebených ojnic, opotřebených pístních čepů nebo úderů pístu.

 

U odstředivých čerpadel nesprávně instalované spojky často vytvářejí hluk (nesouosost) při dvojnásobné rychlosti čerpadla. Pokud se rychlost čerpadla blíží nebo překročí kritickou rychlost hladiny, mohou se objevit vysoké vibrace způsobené nevyvážeností nebo hlukem způsobeným opotřebením ložisek, těsnění nebo oběžného kola. Pokud dojde k opotřebení, jeho charakteristikou může být vydávání vysokých pískavých zvuků. Ventilátory elektromotoru, pera hřídele a spojovací šrouby mohou vytvářet hluk vůle.

Kapalný zdroj hluku

Když jsou kolísání tlaku přímo generováno pohybem kapaliny, je zdroj hluku úměrný dynamice kapaliny. Mezi možné zdroje energie kapaliny patří turbulence, separace proudění kapaliny (vírový stav), kavitace, vodní ráz, rychlé odpařování a interakce mezi oběžným kolem a úhlem oddělení čerpadla. Způsobené pulzace tlaku a průtoku mohou být buď periodické, nebo širokopásmové frekvence a mohou obecně vyvolávat mechanické vibrace v potrubích nebo samotných čerpadlech. Mechanické vibrace pak mohou šířit hluk do okolí.
Obecně existují čtyři typy zdrojů pulsací v kapalinových čerpadlech:
(1) Diskrétní frekvenční komponenty generované oběžným kolem čerpadla nebo pístem
(2) Širokopásmová energie turbulence způsobená vysokou rychlostí proudění
(3) Přerušované oscilace širokopásmového hluku způsobené kavitací, bleskovým vypařováním a vodním rázem tvoří kročejový hluk.
(4) Když proudění kapaliny prochází překážkami a bočními přítoky potrubního systému, periodické víry mohou způsobit proudění indukované pulzace, které mohou mít za následek sekundární změny spektra proudění kolísání tlaku v odstředivém čerpadle.
To platí zejména při provozu za jiných než návrhových podmínek průtoku. Čísla zobrazená na proudnici označují umístění následujících principů procesu toku:
V důsledku interakce hraniční vrstvy mezi oblastmi s vysokou{0}}rychlostí a nízkou-rychlostí v poli proudění většina těchto nestabilních vzorců proudění vytváří víry, způsobené například prouděním kapaliny kolem překážek nebo zónami stojaté vody nebo obousměrným prouděním. Když tyto víry narazí na boční stěnu, přemění se na kolísání tlaku a mohou způsobit místní oscilace v potrubích nebo součástech čerpadel. Akustická odezva potrubních systémů může silně ovlivnit frekvenci a amplitudu šíření vířivých proudů. Výzkum ukázal, že vířivé proudy jsou nejsilnější, když je rezonance zvuku v systému v souladu s přirozenou nebo preferovanou frekvencí zdroje hluku.

 

Kdyžodstředivé čerpadlopracuje při průtoku menším nebo větším, než je optimální účinnost, kolem pláště čerpadla je obvykle slyšet hluk. Úroveň a frekvence tohoto hluku se liší od čerpadla k čerpadlu v závislosti na úrovni tlakové výšky generované čerpadlem v té době, poměru požadovaného NPSH k dostupnému NPSH a stupně, o který se kapalina čerpadla odchyluje od ideálního průtoku. Pokud úhel vstupních vodicích lopatek, oběžného kola a skříně (nebo difuzoru) není vhodný pro aktuální průtok, často se objevuje hluk. Za hlavní zdroj tohoto hluku je rovněž považována recirkulace. (Vítejte ve sledování WeChat: Pump Friends Circle)
Než kapalina proteče odstředivým čerpadlem a natlakuje se, musí projít oblastí s tlakem ne větším, než je stávající tlak ve vstupním potrubí. To je částečně způsobeno urychlovacím účinkem kapaliny vstupující do vstupu oběžného kola a také oddělením proudu vzduchu od vstupních lopatek oběžného kola. Pokud průtok V překročí návrhový průtok a doprovodný úhel lopatky je nesprávný, vytvoří se vysoko-rychlostní a nízko{3}}tlakové víry. Klesne-li tlak kapaliny na tlak odpařování, kapalný plyn zhasne. Tlak uvnitř průchodu se později zvýší. Následná imploze způsobuje hluk běžně známý jako kavitace. Obvykle prasknutí vzduchových kapes na netlakové straně lopatek oběžného kola nejen způsobuje hluk, ale také představuje vážné nebezpečí (koroze lopatek).
Hladina hluku měřená na plášti čerpadla 8000 hp (5970 kW) a poblíž vstupního potrubí během kavitace.
Generování kavitace může vyvolat širokopásmové dopady mnoha frekvencí; V tomto případě však dominuje společná frekvence lopatek (počet lopatek oběžného kola násobený počtem otáček za sekundu) a její násobky. Tento typ kavitačního hluku obvykle produkuje velmi vysoko-frekvenční hluk, nejlépe označovaný jako „hluk výbuchu“.
Hluk kavitace může být také slyšet, když je průtok nižší, než jsou projektované podmínky, nebo dokonce když dostupný vstup NPSH překračuje NPSH požadovaný čerpadlem, což je velmi matoucí problém. Vysvětlení navržené Fraserem naznačuje, že tato velmi nízká nepravidelná frekvence, ale vysoká -intenzita hluku pochází ze zpětného proudění na vstupu nebo výstupu oběžného kola nebo na dvou místech a každé odstředivé čerpadlo zažívá tuto recirkulaci při určitém poklesu průtoku. Provoz za podmínek recirkulace poškozuje vstup a výstup lopatek oběžného kola (stejně jako tlakovou stranu vodicích lopatek skříně). Zvýšení hlasitosti impulsního hluku, nepravidelný hluk a zvýšení pulsace vstupního a výstupního tlaku při poklesu průtoku, to vše může sloužit jako důkaz recirkulace.

 

Automatické regulátory tlaku nebo ventily pro řízení průtoku mohou generovat hluk související s turbulencí a separací proudu vzduchu. Když tyto ventily pracují při silném poklesu tlaku, mají vysoké průtoky, které generují značné turbulence. Přestože je generované spektrum šumu velmi širokopásmové, jeho charakteristiky jsou soustředěny kolem frekvence s odpovídajícím Strouhalovým číslem přibližně 0,2.

Kavitace a bleskové odpařování

U mnoha systémů čerpání kapalin obecně dochází k určitému rychlému odpařování a kavitaci související s tlakovými regulačními ventily v čerpadle nebo dopravním systému. Kvůli značné ztrátě průtoku způsobené škrcením mají vyšší průtoky za následek závažnější kavitaci.
V sacím potrubí objemového čerpadla může píst generovat pulsace s vysokou amplitudou a být zesílen akustickým výkonem systému, což způsobuje, že dynamický tlak periodicky dosahuje tlaku odpařování kapaliny, i když statický tlak na sacím otvoru může být vyšší než tento tlak. Při zvýšení cirkulačního tlaku praskají bubliny, vytvářejí hluk a ovlivňují systém, což může vést ke korozi a také k nepříjemnému hluku.
Když se tlak horké tlakové vody sníží prostřednictvím škrcení (jako jsou průtokové regulační ventily), bleskové odpařování je zvláště běžné v systémech horké vody (systémy napájecích čerpadel). Pokles tlaku způsobí náhlé odpaření kapaliny, tj. bleskové odpařování, což má za následek hluk podobný kavitaci. Aby se zabránilo rychlému odpařování po škrcení, měl by být zajištěn dostatečný protitlak. Na druhou stranu, škrcení by mělo být aplikováno na konci potrubí, aby se energie bleskového odpařování rozptýlila do většího prostoru.