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降低冷却塔水泵噪声的方法

发布者:康明节能空调 发布时间:2021-6-4 浏览次数:

降低冷却塔水泵噪声的方法

冷却塔水泵噪声问题并不少见。我们已经与冷却塔制造商和液压研究所的其他离心泵设计者/制造商成员讨论了这种现象。所有人都同意这种现象通常与冷却塔应用有关。我们平均每年会看到一两个这样的案例。在这一点上,提供了几种理论来解释类似空化的噪声,但都没有得到证实。

一、冷却塔水泵噪音事实:

(1)所经历的噪音与经典空化现象(听起来像弹珠抽水)非常相似,如果不完全相同的话。
(2)这种现象可能发生在强制通风或诱导通风冷却塔中。
(3)由此产生的噪音往往在负吸入压力系统中更为普遍,但也会在正吸入压力下发生。
(4)将少量空气引入泵吸入口通常会降低或消除气穴噪声。
(5)第 4 项引入的夹带空气对泵的预期寿命几乎没有影响。
(6)如此少量的夹带空气对其他塔系统组件几乎没有有害影响;但是,必须对每个系统进行分析,以找出可能的有害影响。
(7)与经典的气蚀不同,将泵排放节流至较低容量通常对噪音水平几乎没有影响。

二、排查冷却塔水泵噪音的原因

为了确定噪音的可能原因,我们多次访问了遇到此类问题的站点。通常会进行详细的现场检查,并对噪声频谱进行录音以供实验室分析。随后的分析揭示了以下内容:

没有发现明显的频率。
测量的主要噪声是宽带,发生在 300Hz 以上。
有两种产生水泵噪音的机制:液体和机械。两个来源都会产生声压波动,可以作为可听噪声传播。
对于离心泵,机械噪音通常是由于部件不平衡(叶轮和/或联轴器)、联轴器未对准、部件摩擦或底板和/或电机安装不当造成的。这些机械机构产生不同的频率,等于旋转速度和/或旋转速度的倍数 (1,2,3)。由于噪声谱没有显示不同的频率,我们得出结论,噪声不是机械产生的。
产生噪音的第二种机制是进入泵的液体速度。液体噪声是由水的运动直接产生的,具有流体动力学特性。湍流、流动分离(涡流)、空化、水锤、闪蒸和叶轮与蜗壳分水角的相互作用都是流体动力噪声源的例子。
由空化、闪蒸和水锤引起的间歇性宽带噪声组成的冲击噪声
当流动通过管道系统中的障碍物和侧支时,由周期性涡流形成引起的流动引起的脉动
离散频率,上面的第 1 项,可以排除噪声问题的原因。如前所述,没有发现不同的频率,例如叶片通过频率和/或其倍数。如果叶轮和蜗壳分水角之间发生相互作用,就会出现这种情况。
第 2、3 和 4 项通常被确定为宽带噪声,并且会出现在我们的噪声频谱中确定的 300 Hz 及以上频率范围内。因此,我们相信噪音是由这些液体来源中的一个或多个产生的。
观察到的泵噪音是气穴现象。当局部静态压力低于被泵送液体的蒸汽压力时,泵气穴现象是由蒸汽气泡的形成引起的。要评估泵的经典气穴现象(NPSHR 大于 NPSHA),请关闭排放阀,从而将泵推回到关闭曲线上。如果噪音源自经典的气穴现象,噪音应该会显着降低,因为较低的泵流量需要降低 NPSHR。如果噪音持续存在,则可能是夹带空气。

有据可查的事实是,高度曝气的冷却塔水可能含有多达 4-6% 的过量空气。这种过量空气会加剧泵送装置产生噪音的可能性。冷却塔中吸收的多余空气在流经管道时从溶液中排出并成为夹带空气。吸入速度通常足够高以通过空气。然而,空气有时会聚集在吸入管道的某个区域并造成阻塞。当液体通过这个减小的区域时,它的速度会增加,从而产生一个减压区域。在局部压力降低的这一点上,水汽化发生,产生的气泡进入泵叶轮,在那里它们坍塌,并产生“气穴”。

三、几种噪声控制技术来减少过多的噪声:

(1)提高或降低泵速以避免机械或液体系统的系统共振
(2)增加液体压力(NPSHA 等)以避免气蚀或闪蒸;降低吸程。这可能包括升高塔、降低泵或拉直吸入管道(见下文)以减少摩擦损失
(3)修改泵,使叶轮直径与外壳分水角(舌)或扩压器叶片之间的间隙增加
(4)向离心泵的吸入口注入少量空气,通过提供减震垫来减少水蒸气在泵叶轮内再冷凝的影响,从而减少空化噪声
(5)少量空气的注入通常可以在现场以最少的费用快速轻松地完成。少量夹带的空气通常不会在冷却塔/冷凝器回路中引起问题。因此,Bu0026G 认为这种替代方案是可取的,并建议将其应用为某些现场问题的解决方案,或者至少作为一种分析工具。

四、冷却塔水泵噪音其他影响因素

除了上述降低或消除噪音的技术外,还必须注意其他两个可能加剧噪音问题的因素:塔盘中液体的涡流,这是最常见的夹带空气源,以及吸入管道安排本身。
(1)塔盘中液体的涡
涡流引起的夹带空气量取决于几个变量,尤其是涡流大小和泵吸入管在水盘水位以下的浸没水位。消除塔盘中涡流的最常用方法是包含挡板组件以消除涡流的形成。将锅中的液位提高到足够的深度也可以解决这个问题。
(2)吸管
加上涡流现象,或本身,泵吸入管道布置不当可能是产生泵噪声的重要原因。
吸入管道尺寸过小造成的摩擦损失会导致进入泵的流体速度增加。通过使用比泵吸嘴大一到两个尺寸的管道尺寸,可以减少管道摩擦。吸入线速度不应超过 10 英尺/秒。并且应该实际设计为 5 英尺/秒。抽吸集管应设计为最大速度为 3 英尺/秒。
(3)冷却塔水泵安装不当
如果安装不当,用于从较大的吸入管道下降到泵法兰的同心异径管也可能是罪魁祸首。在本文前面讨论的一个问题设施中,减速器倒置安装,底部平坦。如果泵液中含有空气(或蒸汽),就像在这种情况下一样,空气可能会被困在现在位于“顶部”的减速器的倾斜区域中。至少,这会阻塞流道,导致更高的速度,从而导致局部汽化。如果被输送到叶轮中,滞留的空气会造成瞬时阻塞,甚至可能导致轴断裂。
泵吸入法兰上使用的弯头虽然方便,但当弯头沿着泵轴的轴线时会导致液体不均匀地流入叶轮。如果弯头是短半径设计,您可能会产生足够的湍流来产生夹带,这会并且确实会加剧噪音问题。添加第二个弯头只会增加问题,特别是如果它已添加到与第一个成直角的位置时。许多技术出版物以及水力研究所本身都指出,在泵吸入法兰之前应提供至少五个管径的直管段,以允许平稳、畅通无阻地流向叶轮。
系统过滤器需要位于塔泵的排放侧,而不是吸入侧。在另一个项目中,篮式过滤器直接位于大型 HSC 泵的吸入法兰前面导致意外的高压降。事实证明,这是导致该安装中泵性能不佳以及泵噪音水平较高的原因之一。

五、降低冷却塔水泵噪音的结论

必须理解的是,每个作业现场都有其特定的操作要求,因此,没有单一的噪声问题解决方案。液压协会正在考虑采用 HI 标准设计建议,以便在可用的 NPSH 和泵制造商公布的 NPSH 要求之间留出足够的安全余量。安全裕度至少为所需 NPSH 的 1.7 倍或所需 NPSH 加上 5 英尺,以较高者为准。
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