เสียงรบกวนทางกลเกิดขึ้นจากส่วนประกอบหรือพื้นผิวที่สั่นสะเทือนซึ่งทำให้เกิดความผันผวนของแรงดันที่ได้ยินในตัวกลางที่อยู่ติดกัน เช่น ลูกสูบ การสั่นสะเทือนไม่สมดุลที่เกิดจากการหมุน ผนังท่อสั่น
ในปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวก โดยทั่วไปเสียงจะสัมพันธ์กับความเร็วของปั๊มและจำนวนลูกสูบในปั๊ม การเต้นเป็นจังหวะของของเหลวเป็นเสียงที่เกิดจากกลไกหลัก และในทางกลับกัน การเต้นเป็นจังหวะเหล่านี้ยังสามารถกระตุ้นการสั่นสะเทือนทางกลในส่วนประกอบของระบบปั๊มและท่ออีกด้วย น้ำหนักสมดุลของเพลาข้อเหวี่ยงที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามความเร็วในการหมุน ซึ่งอาจส่งผลให้สลักเกลียวของฐานรากคลายตัวและทำให้เกิดเสียงเคาะของฐานรากหรือรางนำ เสียงอื่นๆ เกี่ยวข้องกับเสียงก้านสูบที่สึกหรอ หมุดลูกสูบสึก หรือการกระแทกของลูกสูบ
ในปั๊มหอยโข่ง ข้อต่อที่ติดตั้งไม่ถูกต้องมักจะทำให้เกิดเสียงรบกวน (การวางแนวไม่ตรง) ที่ความเร็วสองเท่าของความเร็วปั๊ม หากความเร็วของปั๊มเข้าใกล้หรือผ่านความเร็ววิกฤตของระดับ อาจเกิดการสั่นสูงที่เกิดจากความไม่สมดุลหรือเสียงรบกวนที่เกิดจากแบริ่ง ซีล หรือการสึกหรอของใบพัดได้ หากเกิดการสึกหรอ ลักษณะของมันอาจเป็นการปล่อยเสียงผิวปากแหลมสูง พัดลมมอเตอร์ไฟฟ้า กุญแจเพลา และสลักเกลียว ล้วนอาจสร้างเสียงรบกวนจากระยะห่างได้
แหล่งกำเนิดเสียงของเหลว
เมื่อความผันผวนของความดันเกิดขึ้นโดยตรงจากการเคลื่อนที่ของของเหลว แหล่งกำเนิดเสียงจะเป็นสัดส่วนกับไดนามิกของของไหล แหล่งพลังงานของของเหลวที่เป็นไปได้ ได้แก่ ความปั่นป่วน การแยกการไหลของของเหลว (สถานะกระแสน้ำวน) การเกิดโพรงอากาศ ค้อนน้ำ การระเหยแบบแฟลช และปฏิสัมพันธ์ระหว่างใบพัดและมุมการแยกปั๊ม แรงดันและจังหวะการไหลที่เกิดขึ้นอาจเป็นความถี่เป็นคาบหรือบรอดแบนด์ และโดยทั่วไปอาจกระตุ้นการสั่นสะเทือนทางกลในท่อหรือตัวปั๊มเอง จากนั้นการสั่นสะเทือนทางกลสามารถกระจายเสียงออกสู่สิ่งแวดล้อมได้
โดยทั่วไป แหล่งกำเนิดการเต้นเป็นจังหวะในปั๊มของเหลวมีสี่ประเภท:
(1) ส่วนประกอบความถี่แยกที่เกิดจากใบพัดปั๊มหรือลูกสูบ
(2) พลังงานความวุ่นวายบรอดแบนด์ที่เกิดจากความเร็วการไหลสูง
(3) การสั่นเป็นระยะของเสียงบรอดแบนด์ที่เกิดจากโพรงอากาศ การระเหยของแสง และค้อนน้ำ ทำให้เกิดเสียงกระแทก
(4) เมื่อของเหลวไหลผ่านสิ่งกีดขวางและแควด้านข้างของระบบท่อ น้ำวนเป็นระยะอาจทำให้เกิดจังหวะกระตุ้นการไหล ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมของการไหลทุติยภูมิของความผันผวนของแรงดันในปั๊มแรงเหวี่ยง
โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานภายใต้สภาวะที่ไม่ใช่การออกแบบ ตัวเลขที่แสดงบนเส้นเพรียวลมบ่งบอกถึงการวางตำแหน่งของหลักกระบวนการไหลต่อไปนี้:
เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของชั้นขอบเขตระหว่างพื้นที่-ความเร็วสูงและความเร็วต่ำ-ในสนามการไหล รูปแบบการไหลที่ไม่เสถียรเหล่านี้ส่วนใหญ่ทำให้เกิดกระแสน้ำวน เช่น เกิดจากการไหลของของเหลวรอบๆ สิ่งกีดขวาง หรือผ่านเขตน้ำนิ่ง หรือโดยการไหลแบบสองทิศทาง เมื่อกระแสน้ำวนเหล่านี้กระทบกับแก้มยาง จะแปรสภาพเป็นแรงดันที่ผันผวน และอาจทำให้เกิดการสั่นไหวเฉพาะที่ในท่อหรือส่วนประกอบของปั๊มได้ การตอบสนองทางเสียงของระบบไปป์ไลน์อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อความถี่และความกว้างของการแพร่กระจายของกระแสไหลวน การวิจัยแสดงให้เห็นว่ากระแสเอ็ดดี้จะแรงที่สุดเมื่อเสียงสะท้อนในระบบสอดคล้องกับความถี่ธรรมชาติหรือความถี่ที่ต้องการของแหล่งกำเนิดเสียงรบกวน
เมื่อไรปั๊มแรงเหวี่ยงทำงานที่อัตราการไหลน้อยกว่าหรือมากกว่าประสิทธิภาพที่เหมาะสม มักจะได้ยินเสียงรบกวนรอบๆ ตัวปั๊ม ระดับและความถี่ของเสียงนี้แตกต่างกันไปในแต่ละปั๊ม ขึ้นอยู่กับระดับหัวแรงดันที่สร้างโดยปั๊มในขณะนั้น อัตราส่วนของ NPSH ที่ต้องการต่อ NPSH ที่มีอยู่ และระดับที่ของไหลในปั๊มเบี่ยงเบนไปจากการไหลในอุดมคติ เมื่อมุมของใบพัดนำทางทางเข้า ใบพัด และเคส (หรือตัวกระจายอากาศ) ไม่เหมาะสมกับอัตราการไหลจริง เสียงรบกวนมักจะเกิดขึ้น แหล่งที่มาหลักของเสียงนี้ก็ถือเป็นการหมุนเวียนเช่นกัน (ยินดีต้อนรับติดตาม WeChat: Pump Friends Circle)
ก่อนที่ของเหลวจะไหลผ่านปั๊มแรงเหวี่ยงและได้รับแรงดัน ของเหลวจะต้องผ่านบริเวณที่มีแรงดันไม่มากกว่าแรงดันที่มีอยู่ในท่อทางเข้า ส่วนหนึ่งเป็นผลจากการเร่งความเร็วของของเหลวที่เข้าสู่ทางเข้าใบพัด เช่นเดียวกับการแยกกระแสลมออกจากใบพัดทางเข้าของใบพัด หากอัตราการไหลของ V เกินอัตราการไหลของการออกแบบและมุมของใบมีดไม่ถูกต้อง จะเกิดกระแสน้ำวนที่มีความเร็วสูง-และแรงดันต่ำ- ถ้าความดันของเหลวลดลงจนถึงความดันไอ ก๊าซเหลวจะวาบไฟ แรงกดดันภายในทางเดินจะเพิ่มขึ้นในภายหลัง การระเบิดครั้งต่อๆ ไปทำให้เกิดเสียงดังที่เรียกกันทั่วไปว่า โพรงอากาศ (cavitation) โดยปกติ การแตกของช่องอากาศที่ด้านที่ไม่มีแรงกดของใบพัดไม่เพียงแต่ทำให้เกิดเสียงดังเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงด้วย (การกัดกร่อนของใบพัด)
ระดับเสียงที่วัดบนตัวเครื่องของปั๊มขนาด 8000 แรงม้า (5970 กิโลวัตต์) และใกล้กับท่อทางเข้าระหว่างการเกิดโพรงอากาศ
การสร้างคาวิเทชั่นสามารถกระตุ้นผลกระทบบรอดแบนด์ได้หลายความถี่ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ความถี่ทั่วไปของใบพัด (จำนวนใบพัดคูณด้วยจำนวนรอบต่อวินาที) และจำนวนทวีคูณมีอิทธิพลเหนือ โดยทั่วไปแล้ว เสียงคาวิเทชันประเภทนี้จะทำให้เกิดเสียงความถี่สูงมาก- ซึ่งเรียกได้ดีที่สุดว่า "เสียงระเบิด"
เสียงของโพรงอากาศอาจได้ยินเมื่ออัตราการไหลต่ำกว่าเงื่อนไขการออกแบบ หรือแม้กระทั่งเมื่อทางเข้าที่มีอยู่ NPSH เกิน NPSH ที่ปั๊มต้องการ ซึ่งเป็นปัญหาที่น่าสงสัยมาก คำอธิบายที่เสนอโดย Fraser ชี้ให้เห็นว่าความถี่ที่ผิดปกติต่ำมากแต่เสียงที่มีความเข้มสูง-นี้เกิดขึ้นจากการไหลย้อนกลับที่ทางเข้าหรือทางออกของใบพัด หรือที่สองตำแหน่ง และปั๊มหอยโข่งทุกตัวประสบกับการหมุนเวียนนี้ในสภาวะอัตราการไหลที่ลดลงที่แน่นอน การทำงานภายใต้สภาวะหมุนเวียนจะสร้างความเสียหายให้กับทางเข้าและทางออกของใบพัด (รวมถึงด้านแรงดันของใบพัดนำของปลอก) การเพิ่มขึ้นของความดังของเสียงอิมพัลส์ เสียงที่ผิดปกติ และการเพิ่มขึ้นของแรงดันทางเข้าและทางออกเมื่ออัตราการไหลลดลง ทั้งหมดนี้สามารถใช้เป็นหลักฐานของการหมุนเวียนได้
เครื่องควบคุมแรงดันอัตโนมัติหรือวาล์วควบคุมการไหลสามารถสร้างเสียงรบกวนที่เกี่ยวข้องกับทั้งความปั่นป่วนและการแยกการไหลของอากาศ เมื่อวาล์วเหล่านี้ทำงานภายใต้แรงดันตกคร่อมอย่างรุนแรง วาล์วจะมีอัตราการไหลสูงซึ่งก่อให้เกิดความปั่นป่วนอย่างมาก แม้ว่าสเปกตรัมสัญญาณรบกวนที่สร้างขึ้นจะมีแถบความถี่กว้างมาก แต่คุณลักษณะของคลื่นความถี่นั้นจะมีศูนย์กลางอยู่ที่ความถี่โดยมีค่า Strouhal ที่สอดคล้องกันประมาณ 0.2
การเกิดโพรงอากาศและการระเหยแบบแฟลช
สำหรับระบบสูบของเหลวหลายๆ ระบบ โดยทั่วไปจะมีการระเหยแบบแฟลชและการเกิดโพรงอากาศที่เกี่ยวข้องกับวาล์วควบคุมแรงดันในปั๊มหรือระบบจัดส่ง เนื่องจากการสูญเสียการไหลอย่างมีนัยสำคัญที่เกิดจากการควบคุมปริมาณ อัตราการไหลที่สูงขึ้นส่งผลให้เกิดโพรงอากาศที่รุนแรงยิ่งขึ้น
ในท่อดูดของปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวก ลูกสูบอาจสร้างแอมพลิจูดแอมพลิจูดสูง และได้รับการปรับปรุงโดยประสิทธิภาพทางเสียงของระบบ ทำให้แรงดันไดนามิกไปถึงความดันไอของของเหลวเป็นระยะๆ แม้ว่าแรงดันสถิตที่ช่องดูดอาจมากกว่าความดันนี้ก็ตาม เมื่อความดันหมุนเวียนเพิ่มขึ้น ฟองอากาศจะแตก ทำให้เกิดเสียงรบกวนและส่งผลกระทบต่อระบบ ซึ่งอาจนำไปสู่การกัดกร่อนและยังทำให้เกิดเสียงรบกวนอันไม่พึงประสงค์อีกด้วย
เมื่อแรงดันของน้ำแรงดันร้อนลดลงผ่านการควบคุมปริมาณ (เช่น วาล์วควบคุมการไหล) การระเหยแบบแฟลชจะพบได้ทั่วไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบน้ำร้อน (ระบบปั๊มป้อน) ความดันที่ลดลงทำให้ของเหลวระเหยอย่างกะทันหัน เช่น การระเหยแบบแฟลช ส่งผลให้เกิดเสียงที่คล้ายกับการเกิดโพรงอากาศ เพื่อหลีกเลี่ยงการระเหยอย่างรวดเร็วหลังการควบคุมปริมาณ ควรจัดให้มีแรงดันต้านที่เพียงพอ ในทางกลับกัน ควรใช้การควบคุมปริมาณที่ส่วนท้ายของท่อเพื่อกระจายพลังงานของการระเหยแบบแฟลชไปยังพื้นที่ขนาดใหญ่