Le bruit mécanique provient de composants ou de surfaces vibrants qui produisent des fluctuations de pression audibles dans les milieux adjacents. Par exemple, les pistons, les vibrations déséquilibrées causées par la rotation et les parois vibrantes des tuyaux.
Dans les pompes volumétriques, le bruit est généralement associé à la vitesse de la pompe et au nombre de pistons dans la pompe. La pulsation du liquide est le principal bruit mécanique induit et, à l'inverse, ces pulsations peuvent également provoquer des vibrations mécaniques dans les composants du système de pompe et de canalisation. Des masses d'équilibrage incorrectes du vilebrequin peuvent également provoquer des vibrations en fonction de la vitesse de rotation, ce qui peut desserrer les boulons de fondation et produire un bruit de cognement de la fondation ou du rail de guidage. D'autres bruits sont liés au bruit de bielles usées, d'axes de piston usés ou de coups de piston.
Dans les pompes centrifuges, des accouplements mal installés produisent souvent du bruit (désalignement) à deux fois la vitesse de la pompe. Si la vitesse de la pompe approche ou dépasse la vitesse critique du niveau, des vibrations élevées causées par un déséquilibre ou du bruit généré par l'usure des roulements, des joints ou de la roue peuvent se produire. En cas d'usure, sa caractéristique peut être l'émission de sifflements aigus. Les ventilateurs des moteurs électriques, les clavettes d'arbre et les boulons d'accouplement peuvent tous produire un bruit de dégagement.
Source de bruit liquide
Lorsque les fluctuations de pression sont directement générées par le mouvement du liquide, la source de bruit est proportionnelle à la dynamique des fluides. Les sources d'énergie fluidique possibles comprennent la turbulence, la séparation du flux de liquide (état de vortex), la cavitation, les coups de bélier, l'évaporation éclair et l'interaction entre l'angle de séparation de la roue et de la pompe. Les pulsations de pression et de débit provoquées peuvent être périodiques ou à large bande et peuvent généralement provoquer des vibrations mécaniques dans les canalisations ou les pompes elles-mêmes. Ensuite, les vibrations mécaniques peuvent diffuser du bruit dans l’environnement.
Généralement, il existe quatre types de sources de pulsations dans les pompes à liquide :
(1) Composantes de fréquence discrètes générées par la roue ou le piston de la pompe
(2) Énergie de turbulence à large bande provoquée par une vitesse d'écoulement élevée
(3) L'oscillation intermittente du bruit à large bande provoquée par la cavitation, l'évaporation éclair et les coups de bélier constitue un bruit d'impact.
(4) Lorsque l'écoulement du liquide traverse des obstacles et des affluents latéraux du système de canalisations, des tourbillons périodiques peuvent provoquer des pulsations induites par l'écoulement, ce qui peut entraîner des modifications du spectre d'écoulement secondaire des fluctuations de pression dans la pompe centrifuge.
Cela est particulièrement vrai lors d'un fonctionnement dans des conditions de débit non nominales. Les chiffres indiqués sur le schéma indiquent le positionnement des principes de processus de flux suivants :
En raison de l'interaction de la couche limite entre les régions à vitesse élevée-et à vitesse faible-dans le champ d'écoulement, la plupart de ces modèles d'écoulement instables génèrent des tourbillons, par exemple provoqués par l'écoulement de liquide autour d'obstacles ou à travers des zones d'eau stagnante, ou par un écoulement bidirectionnel. Lorsque ces tourbillons impactent la paroi latérale, ils se transforment en fluctuations de pression et peuvent provoquer des oscillations locales dans les canalisations ou les composants de la pompe. La réponse acoustique des systèmes de pipelines peut affecter fortement la fréquence et l'amplitude de diffusion des courants de Foucault. Des recherches ont montré que les courants de Foucault sont plus forts lorsque la résonance du son dans le système est cohérente avec la fréquence naturelle ou préférée de la source de bruit.
Quandla pompe centrifugefonctionne à un débit inférieur ou supérieur au rendement optimal, du bruit se fait généralement entendre autour du corps de la pompe. Le niveau et la fréquence de ce bruit varient d'une pompe à l'autre, en fonction du niveau de pression généré par la pompe à ce moment-là, du rapport entre le NPSH requis et le NPSH disponible et dans quelle mesure le fluide de la pompe s'écarte du débit idéal. Lorsque l'angle des aubes directrices d'entrée, de la turbine et du boîtier (ou du diffuseur) ne convient pas au débit réel, du bruit se produit souvent. La principale source de ce bruit est également considérée comme la recirculation. (Bienvenue pour suivre WeChat : Pump Friends Circle)
Avant que le liquide ne traverse la pompe centrifuge et ne soit mis sous pression, il doit traverser une zone où la pression n'est pas supérieure à la pression existante dans le tuyau d'entrée. Cela est dû en partie à l'effet d'accélération du liquide entrant dans l'entrée de la turbine, ainsi qu'à la séparation du flux d'air des pales d'entrée de la turbine. Si le débit V dépasse le débit de conception et que l'angle des pales associé est incorrect, des vortex à haute -vitesse et basse-pression se formeront. Si la pression du liquide chute jusqu'à la pression de vaporisation, le gaz liquide s'évapore. La pression à l’intérieur du passage augmentera plus tard. L'implosion qui s'ensuit provoque un bruit communément appelé cavitation. Habituellement, la rupture des poches d'air du côté sans pression des aubes de la turbine provoque non seulement du bruit, mais présente également de graves dangers (corrosion des aubes).
Le niveau de bruit mesuré sur le boîtier d'une pompe de 8 000 ch (5 970 kW) et à proximité de la canalisation d'entrée lors de la cavitation.
La génération de cavitation peut provoquer des impacts à large bande sur de nombreuses fréquences ; Cependant, dans ce cas, la fréquence commune des pales (le nombre de pales de la roue multiplié par le nombre de tours par seconde) et ses multiples dominent. Ce type de bruit de cavitation produit généralement un bruit à très haute fréquence-, mieux appelé « bruit d'explosion ».
Le bruit de cavitation peut également être entendu lorsque le débit est inférieur aux conditions de conception, ou même lorsque le NPSH d'entrée disponible dépasse le NPSH requis par la pompe, ce qui constitue un problème très déroutant. L'explication proposée par Fraser suggère que ce bruit de très faible fréquence irrégulière mais de haute -intensité provient du reflux à l'entrée ou à la sortie de la roue, ou à deux endroits, et chaque pompe centrifuge subit cette recirculation à une certaine condition de diminution du débit. Le fonctionnement dans des conditions de recirculation endommage l’entrée et la sortie des aubes de la roue (ainsi que le côté pression des aubes directrices du carter). L'augmentation de l'intensité sonore du bruit impulsif, le bruit irrégulier et l'augmentation des pulsations de pression d'entrée et de sortie lorsque le débit diminue peuvent tous servir de preuve de recirculation.
Les régulateurs de pression automatiques ou les vannes de régulation de débit peuvent générer du bruit lié à la fois aux turbulences et à la séparation du flux d'air. Lorsque ces vannes fonctionnent sous de fortes chutes de pression, elles ont des débits élevés qui génèrent des turbulences importantes. Bien que le spectre du bruit généré soit très large bande, ses caractéristiques sont centrées autour d'une fréquence avec un nombre de Strouhal correspondant d'environ 0,2.
Cavitation et évaporation flash
Pour de nombreux systèmes de pompage de liquides, il se produit généralement une certaine évaporation instantanée et une cavitation liée aux vannes de régulation de pression de la pompe ou du système de distribution. En raison de la perte de débit importante causée par l’étranglement, des débits plus élevés entraînent une cavitation plus grave.
Dans la conduite d'aspiration d'une pompe volumétrique, le piston peut générer des pulsations de forte amplitude et être amélioré par les performances acoustiques du système, faisant en sorte que la pression dynamique atteigne périodiquement la pression de vaporisation du liquide, même si la pression statique au niveau de l'orifice d'aspiration peut être supérieure à cette pression. Lorsque la pression de circulation augmente, des bulles éclatent, produisant du bruit et impactant le système, ce qui peut entraîner de la corrosion et également produire un bruit désagréable.
Lorsque la pression de l'eau chaude sous pression diminue grâce à un étranglement (comme les vannes de régulation de débit), l'évaporation instantanée est particulièrement courante dans les systèmes d'eau chaude (systèmes de pompe d'alimentation). La diminution de pression provoque une vaporisation soudaine du liquide, c'est-à-dire une évaporation instantanée, entraînant un bruit similaire à la cavitation. Pour éviter l’évaporation instantanée après l’étranglement, une contre-pression suffisante doit être fournie. D’un autre côté, un étranglement doit être appliqué à l’extrémité du pipeline pour disperser l’énergie de l’évaporation flash dans un espace plus grand.