ポンプの騒音は、常にお客様にとって悩みの種でした。故障によるものでも、ポンプ自体の固有の騒音によるものでも、ポンプの使用中に多くのお客様がこれらの問題に遭遇すると思います。今日、Lutsee はポンプの騒音の一般的な原因について説明します。
機械的なノイズは、隣接する媒体に可聴圧力変動を生じさせる振動する部品または表面から発生します。たとえば、ピストン、回転によって生じる不均衡な振動、振動するパイプ壁などです。
容積式ポンプでは、騒音は一般にポンプ速度とポンプ内のピストンの数に関係します。液体の脈動は主な機械的誘発騒音であり、逆に、これらの脈動はポンプとパイプライン システムのコンポーネントに機械的振動を引き起こすこともあります。クランクシャフトのバランス ウェイトが不適切である場合も、回転速度に応じて振動が発生し、基礎ボルトが緩んで基礎またはガイド レールのノッキング音が発生する可能性があります。その他の騒音は、摩耗したコネクティング ロッド、摩耗したピストン ピン、またはピストンの打撃音に関連しています。
遠心ポンプでは、カップリングが適切に取り付けられていないと、ポンプ速度の 2 倍の速度でノイズ (位置ずれ) が発生することがよくあります。ポンプの速度がレベルの臨界速度に近づくか、それを超えると、不均衡による高振動や、ベアリング、シール、またはインペラの摩耗によるノイズが発生する可能性があります。摩耗が発生すると、高音の笛のような音が鳴ることがあります。電動モーター ファン、シャフト キー、カップリング ボルトはすべてクリアランス ノイズを発生する可能性があります。
液体ノイズ源
圧力変動が液体の動きによって直接生成される場合、騒音源は流体力学に比例します。考えられる流体動力源には、乱流、液体の流れの分離 (渦状態)、キャビテーション、ウォーター ハンマー、フラッシュ蒸発、およびインペラとポンプの分離角度間の相互作用が含まれます。発生する圧力および流れの脈動は、周期的または広帯域の周波数のいずれかであり、一般にパイプラインまたはポンプ自体に機械的振動を励起する可能性があります。次に、機械的振動が騒音を環境に拡散する可能性があります。
一般的に、液体ポンプの脈動源には 4 つの種類があります。
（１）ポンプのインペラやピストンによって生成される離散周波数成分
（２）高流速による広帯域乱流エネルギー
（３）キャビテーション、フラッシュ蒸発、ウォーターハンマーによる広帯域騒音の断続振動が衝撃騒音を構成する。
（４）液体の流れがパイプラインシステムの障害物や側方支流を通過するとき、周期的な渦によって流れ誘起脈動が発生し、遠心ポンプ内の圧力変動の二次的な流れスペクトルの変化が生じる可能性がある。
これは、設計外のフロー条件下で動作する場合、特に当てはまります。流線上に表示される数字は、次のフロー プロセス原理の位置を示します。
流れ場の高速領域と低速領域の間の境界層の相互作用により、これらの不安定な流れパターンのほとんどは、障害物の周りや停滞した水域を通る液体の流れ、または双方向の流れなどによって渦を生成します。これらの渦が側壁に衝突すると、圧力変動に変換され、パイプラインまたはポンプ部品に局所的な振動を引き起こす可能性があります。パイプラインシステムの音響応答は、渦電流拡散の周波数と振幅に大きく影響する可能性があります。研究によると、システム内の音の共鳴がノイズ源の自然周波数または優先周波数と一致すると、渦電流が強くなります。
遠心ポンプが最適効率より低いまたは高い流量で作動する場合、通常、ポンプケーシングの周囲で騒音が聞こえます。この騒音のレベルと周波数は、その時点でポンプによって生成される圧力ヘッドレベル、必要な NPSH と利用可能な NPSH の比率、およびポンプ流体が理想的な流れから外れている程度に応じて、ポンプごとに異なります。入口ガイドベーン、インペラ、およびケーシング (またはディフューザー) の角度が実際の流量に適していない場合、騒音が発生することがよくあります。この騒音の主な発生源も再循環であると考えられます。
液体が遠心ポンプを通過して加圧される前に、入口パイプの既存の圧力以下の圧力領域を通過する必要があります。これは、インペラ入口に入る液体の加速効果と、インペラ入口ブレードからの気流の分離によるところが大きいです。V 流量が設計流量を超え、それに伴うブレード角度が正しくない場合、高速低圧渦が形成されます。液体の圧力が気化圧力まで低下すると、液体ガスがフラッシュオフします。その後、通路内の圧力が上昇します。その後の爆縮により、一般にキャビテーションと呼ばれる騒音が発生します。通常、インペラブレードの非圧力側のエアポケットが破裂すると、騒音が発生するだけでなく、重大な危険（ブレードの腐食）も発生します。
キャビテーション発生時に 8000hp (5970kW) ポンプのケーシングと入口パイプライン付近で測定された騒音レベル。
キャビテーションの発生により、多くの周波数の広帯域衝撃が励起される可能性があります。ただし、この場合、ブレードの共通周波数 (インペラ ブレードの数と 1 秒あたりの回転数の積) とその倍数が支配的になります。このタイプのキャビテーション ノイズは通常、非常に高い周波数のノイズを生成し、最もよく「爆発ノイズ」と呼ばれます。
キャビテーションの騒音は、流量が設計条件よりも低い場合、または利用可能な入口 NPSH がポンプに必要な NPSH を超えた場合にも聞こえることがありますが、これは非常に不可解な問題です。 Fraser が提案した説明では、この非常に低い不規則な周波数でありながら強度の高い騒音は、インペラの入口または出口、または 2 か所での逆流によって発生し、すべての遠心ポンプは、特定の流量減少条件でこの再循環を経験すると示唆されています。再循環条件下での運転は、インペラ ブレードの入口と出口 (およびケーシング ガイド ベーンの圧力側) を損傷します。 流量減少時の衝撃騒音、不規則な騒音、および入口と出口の圧力脈動の増加の音量の増加は、すべて再循環の証拠として役立ちます。
自動圧力調整器または流量制御バルブは、乱流と気流分離の両方に関連するノイズを生成する可能性があります。これらのバルブが深刻な圧力低下下で作動すると、流量が大きくなり、大きな乱流が生成されます。生成されるノイズ スペクトルは非常に広帯域ですが、その特性は、対応するストローハル数がおよそ 0.2 の周波数を中心としています。
キャビテーションとフラッシュ蒸発
多くの液体ポンプ システムでは、通常、ポンプまたは供給システムの圧力制御バルブに関連して、フラッシュ蒸発とキャビテーションが発生します。スロットルによって生じる流量の大幅な損失により、流量が増加すると、キャビテーションがさらに深刻になります。
容積式ポンプの吸入ラインでは、ピストンが高振幅の脈動を生成し、システムの音響性能によって脈動が強化され、吸入ポートの静圧がこの圧力よりも高い場合でも、動圧が定期的に液体の蒸発圧力に達することがあります。循環圧力が増加すると、気泡が破裂してノイズが発生し、システムに影響を与えます。これにより、腐食が発生し、不快なノイズも発生する可能性があります。
高温加圧水の圧力が絞り（流量制御弁など）によって低下すると、特に給湯システム（給水ポンプシステム）ではフラッシュ蒸発がよく発生します。圧力低下により液体が急激に蒸発（フラッシュ蒸発）し、キャビテーションに似た騒音が発生します。絞り後のフラッシュ蒸発を回避するには、十分な背圧を与える必要があります。一方、パイプラインの末端では、フラッシュ蒸発のエネルギーをより広い空間に分散させるために、絞りを適用する必要があります。