降低冷卻塔水泵噪聲的方法

發(fā)布者：冷卻塔降噪廠家 發(fā)布時(shí)間：2021/6/4 瀏覽次數(shù)：次

冷卻塔水泵噪聲問(wèn)題并不少見。我們已經(jīng)與冷卻塔制造商和液壓研究所的其他離心泵設(shè)計(jì)者/制造商成員討論了這種現(xiàn)象。所有人都同意這種現(xiàn)象通常與冷卻塔應(yīng)用有關(guān)。我們平均每年會(huì)看到一兩個(gè)這樣的案例。在這一點(diǎn)上，提供了幾種理論來(lái)解釋類似空化的噪聲，但都沒有得到證實(shí)。

一、冷卻塔水泵噪音事實(shí)：

（1）所經(jīng)歷的噪音與經(jīng)典空化現(xiàn)象（聽起來(lái)像彈珠抽水）非常相似，如果不完全相同的話。
（2）這種現(xiàn)象可能發(fā)生在強(qiáng)制通風(fēng)或誘導(dǎo)通風(fēng)冷卻塔中。
（3）由此產(chǎn)生的噪音往往在負(fù)吸入壓力系統(tǒng)中更為普遍，但也會(huì)在正吸入壓力下發(fā)生。
（4）將少量空氣引入泵吸入口通常會(huì)降低或消除氣穴噪聲。
（5）第 4 項(xiàng)引入的夾帶空氣對(duì)泵的預(yù)期壽命幾乎沒有影響。
（6）如此少量的夾帶空氣對(duì)其他塔系統(tǒng)組件幾乎沒有有害影響；但是，必須對(duì)每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，以找出可能的有害影響。
（7）與經(jīng)典的氣蝕不同，將泵排放節(jié)流至較低容量通常對(duì)噪音水平幾乎沒有影響。

二、排查冷卻塔水泵噪音的原因

為了確定噪音的可能原因，我們多次訪問(wèn)了遇到此類問(wèn)題的站點(diǎn)。通常會(huì)進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)檢查，并對(duì)噪聲頻譜進(jìn)行錄音以供實(shí)驗(yàn)室分析。隨后的分析揭示了以下內(nèi)容：

沒有發(fā)現(xiàn)明顯的頻率。
測(cè)量的主要噪聲是寬帶，發(fā)生在 300Hz 以上。
有兩種產(chǎn)生水泵噪音的機(jī)制：液體和機(jī)械。兩個(gè)來(lái)源都會(huì)產(chǎn)生聲壓波動(dòng)，可以作為可聽噪聲傳播。
對(duì)于離心泵，機(jī)械噪音通常是由于部件不平衡（葉輪和/或聯(lián)軸器）、聯(lián)軸器未對(duì)準(zhǔn)、部件摩擦或底板和/或電機(jī)安裝不當(dāng)造成的。這些機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不同的頻率，等于旋轉(zhuǎn)速度和/或旋轉(zhuǎn)速度的倍數(shù) (1,2,3)。由于噪聲譜沒有顯示不同的頻率，我們得出結(jié)論，噪聲不是機(jī)械產(chǎn)生的。
產(chǎn)生噪音的第二種機(jī)制是進(jìn)入泵的液體速度。液體噪聲是由水的運(yùn)動(dòng)直接產(chǎn)生的，具有流體動(dòng)力學(xué)特性。湍流、流動(dòng)分離（渦流）、空化、水錘、閃蒸和葉輪與蝸殼分水角的相互作用都是流體動(dòng)力噪聲源的例子。
由空化、閃蒸和水錘引起的間歇性寬帶噪聲組成的沖擊噪聲
當(dāng)流動(dòng)通過(guò)管道系統(tǒng)中的障礙物和側(cè)支時(shí)，由周期性渦流形成引起的流動(dòng)引起的脈動(dòng)
離散頻率，上面的第 1 項(xiàng)，可以排除噪聲問(wèn)題的原因。如前所述，沒有發(fā)現(xiàn)不同的頻率，例如葉片通過(guò)頻率和/或其倍數(shù)。如果葉輪和蝸殼分水角之間發(fā)生相互作用，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。
第 2、3 和 4 項(xiàng)通常被確定為寬帶噪聲，并且會(huì)出現(xiàn)在我們的噪聲頻譜中確定的 300 Hz 及以上頻率范圍內(nèi)。因此，我們相信噪音是由這些液體來(lái)源中的一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生的。
觀察到的泵噪音是氣穴現(xiàn)象。當(dāng)局部靜態(tài)壓力低于被泵送液體的蒸汽壓力時(shí)，泵氣穴現(xiàn)象是由蒸汽氣泡的形成引起的。要評(píng)估泵的經(jīng)典氣穴現(xiàn)象（NPSHR 大于 NPSHA），請(qǐng)關(guān)閉排放閥，從而將泵推回到關(guān)閉曲線上。如果噪音源自經(jīng)典的氣穴現(xiàn)象，噪音應(yīng)該會(huì)顯著降低，因?yàn)檩^低的泵流量需要降低 NPSHR。如果噪音持續(xù)存在，則可能是夾帶空氣。

有據(jù)可查的事實(shí)是，高度曝氣的冷卻塔水可能含有多達(dá) 4-6% 的過(guò)量空氣。這種過(guò)量空氣會(huì)加劇泵送裝置產(chǎn)生噪音的可能性。冷卻塔中吸收的多余空氣在流經(jīng)管道時(shí)從溶液中排出并成為夾帶空氣。吸入速度通常足夠高以通過(guò)空氣。然而，空氣有時(shí)會(huì)聚集在吸入管道的某個(gè)區(qū)域并造成阻塞。當(dāng)液體通過(guò)這個(gè)減小的區(qū)域時(shí)，它的速度會(huì)增加，從而產(chǎn)生一個(gè)減壓區(qū)域。在局部壓力降低的這一點(diǎn)上，水汽化發(fā)生，產(chǎn)生的氣泡進(jìn)入泵葉輪，在那里它們坍塌，并產(chǎn)生“氣穴”。

三、幾種噪聲控制技術(shù)來(lái)減少過(guò)多的噪聲：

（1）提高或降低泵速以避免機(jī)械或液體系統(tǒng)的系統(tǒng)共振
（2）增加液體壓力（NPSHA 等）以避免氣蝕或閃蒸；降低吸程。這可能包括升高塔、降低泵或拉直吸入管道（見下文）以減少摩擦損失
（3）修改泵，使葉輪直徑與外殼分水角（舌）或擴(kuò)壓器葉片之間的間隙增加
（4）向離心泵的吸入口注入少量空氣，通過(guò)提供減震墊來(lái)減少水蒸氣在泵葉輪內(nèi)再冷凝的影響，從而減少空化噪聲
（5）少量空氣的注入通常可以在現(xiàn)場(chǎng)以最少的費(fèi)用快速輕松地完成。少量夾帶的空氣通常不會(huì)在冷卻塔/冷凝器回路中引起問(wèn)題。因此，Bu0026G 認(rèn)為這種替代方案是可取的，并建議將其應(yīng)用為某些現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的解決方案，或者至少作為一種分析工具。

四、冷卻塔水泵噪音其他影響因素

除了上述降低或消除噪音的技術(shù)外，還必須注意其他兩個(gè)可能加劇噪音問(wèn)題的因素：塔盤中液體的渦流，這是最常見的夾帶空氣源，以及吸入管道安排本身。
（1）塔盤中液體的渦流
渦流引起的夾帶空氣量取決于幾個(gè)變量，尤其是渦流大小和泵吸入管在水盤水位以下的浸沒水位。消除塔盤中渦流的最常用方法是包含擋板組件以消除渦流的形成。將鍋中的液位提高到足夠的深度也可以解決這個(gè)問(wèn)題。
（2）吸管
加上渦流現(xiàn)象，或本身，泵吸入管道布置不當(dāng)可能是產(chǎn)生泵噪聲的重要原因。
吸入管道尺寸過(guò)小造成的摩擦損失會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入泵的流體速度增加。通過(guò)使用比泵吸嘴大一到兩個(gè)尺寸的管道尺寸，可以減少管道摩擦。吸入線速度不應(yīng)超過(guò) 10 英尺/秒。并且應(yīng)該實(shí)際設(shè)計(jì)為 5 英尺/秒。抽吸集管應(yīng)設(shè)計(jì)為最大速度為 3 英尺/秒。
（3）冷卻塔水泵安裝不當(dāng)
如果安裝不當(dāng)，用于從較大的吸入管道下降到泵法蘭的同心異徑管也可能是罪魁禍?zhǔn)住Ｔ诒疚那懊嬗懻摰囊粋€(gè)問(wèn)題設(shè)施中，減速器倒置安裝，底部平坦。如果泵液中含有空氣（或蒸汽），就像在這種情況下一樣，空氣可能會(huì)被困在現(xiàn)在位于“頂部”的減速器的傾斜區(qū)域中。至少，這會(huì)阻塞流道，導(dǎo)致更高的速度，從而導(dǎo)致局部汽化。如果被輸送到葉輪中，滯留的空氣會(huì)造成瞬時(shí)阻塞，甚至可能導(dǎo)致軸斷裂。
泵吸入法蘭上使用的彎頭雖然方便，但當(dāng)彎頭沿著泵軸的軸線時(shí)會(huì)導(dǎo)致液體不均勻地流入葉輪。如果彎頭是短半徑設(shè)計(jì)，您可能會(huì)產(chǎn)生足夠的湍流來(lái)產(chǎn)生夾帶，這會(huì)并且確實(shí)會(huì)加劇噪音問(wèn)題。添加第二個(gè)彎頭只會(huì)增加問(wèn)題，特別是如果它已添加到與第一個(gè)成直角的位置時(shí)。許多技術(shù)出版物以及水力研究所本身都指出，在泵吸入法蘭之前應(yīng)提供至少五個(gè)管徑的直管段，以允許平穩(wěn)、暢通無(wú)阻地流向葉輪。
系統(tǒng)過(guò)濾器需要位于塔泵的排放側(cè)，而不是吸入側(cè)。在另一個(gè)項(xiàng)目中，籃式過(guò)濾器直接位于大型 HSC 泵的吸入法蘭前面導(dǎo)致意外的高壓降。事實(shí)證明，這是導(dǎo)致該安裝中泵性能不佳以及泵噪音水平較高的原因之一。

五、降低冷卻塔水泵噪音的結(jié)論

必須理解的是，每個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)都有其特定的操作要求，因此，沒有單一的噪聲問(wèn)題解決方案。液壓協(xié)會(huì)正在考慮采用 HI 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建議，以便在可用的 NPSH 和泵制造商公布的 NPSH 要求之間留出足夠的安全余量。安全裕度至少為所需 NPSH 的 1.7 倍或所需 NPSH 加上 5 英尺，以較高者為準(zhǔn)。