Шумовые характеристики насосов wilo – 3.5. Сравнительные шумовые характеристики насосов Wilo

3.5. Сравнительные шумовые характеристики насосов Wilo

Запуск ракеты 150 дБ
Реактивный самолет при взлете 120 дБ
Болевые ощущения Выступление поп группы 100 дБ
Скорый поезд 80 дБ	NP 125/315V (P2 = 50 кВт, n = 1450 об/мин) IL 100/170 – 30/2 (P 2 = 30 кВт, n = 2900 об/мин)
Крик болельщиков на футболе 70 дБ	IL 50/160 – 5.5/2 (P2 = 5.5 кВт, n = 2900 об/мин) Ipn 150/360 – 30/4 (P2 = 30 кВт, n = 1450 об/мин)
Разговор 60 дБ 50 дБ	Ipn 125/200 – 4/4 (P2 = 4 кВт, n = 1450 об/мин) IL 100/170 – 3/4 (P2 =3 кВт, n = 1450 об/мин)
Шепот 40 дБ	TOP – SD 80/10 (P2 = 1.1 кВт, nmax = 2900 об/мин)
Тиканье часов на расстояние 1 м 30 дБ	TOP – S – 50/7 (P2 = 0.37 кВт, nmax =2900 об/мин) TOP – E 100/1-10 (P2 = 1.1 кВт, nmax=2900 об/мин)
Самый слабый звук, восприним. ухом 10 дБ	RS 30/6 (P2 = 0.037 кВт, nmax=2900 об/мин) TOP – E 30/1-7(P2 = 0.09 кВт, nmax=2900 об/мин)
Падающий осенний листок 0 дБ

Таким образом, насосы с мокрым ротором при своей работе создают шум сравнимый с тиканьем часов или разговора шепотом.

Лабораторная работа №5

1.1 Цель работы научиться минимизировать возникновение утечек рабочей жидкости и повысить эксплутационные качества насосов

1.2 Основные теоретические сведения.

Особенности конструкций насосов

При работе насоса возникают эффекты, действие которых необходимо минимизировать, чтобы повысить эффективность и эксплуатационные качества насоса. Для этого производители идут на значительные усложнения конструкции, и как следствие, на удорожание насосов. Это, прежде всего, относится к таким эффектам как:

– утечка рабочей жидкости из областей высокого давления,

– возникновение радиальной и осевой сил, не учет которых может привести к разрушению насоса и привода.

Рассмотрим, какие решения вносятся в конструкцию насоса, чтобы уменьшить влияние этих эффектов.

1. 

   Рис. 1. Схема утечек жидкости из насоса

   Утечки рабочей жидкости из полости насоса

На рис. 1 показана схема утечек жидкости, которые имеют место в любом насосе. Часть жидкости с выхода рабочего колеса _у1и_у2не попадая в отвод, по радиальным зазорам между передним и задним дисками рабочего колеса попадает на вход насоса. Другая часть жидкости_у3через зазор между корпусом и валом вытекает наружу. Все эти утечки могут снижать к.п.д. насоса в среднем на 10 – 15% и ухудшать эксплуатационные качества насоса в целом. Величина утечек зависит от зазоров между вращающимися дисками и корпусом насоса. Чем они меньше, тем меньше утечки. Поэтому для уменьшения утечек

_у1и_у2 на переднем и заднем дисках рабочего колеса устанавливают щелевые уплотнения в виде малого зазора_умежду диском и корпусом (сечение А). Из-за износа стенок этих уплотнений и, следовательно, увеличения зазора (особенно при наличии в жидкости абразивных частиц) часто в этом месте закрепляют сменные уплотнительные кольца. Межступенчатые уплотнения также выполняют в виде щелей, образованных сменными уплотнительными кольцами.

Утечка

_у2 имеет место, если в диске рабочего колеса имеется отверстие для уменьшения осевой силы на роторе насоса (обычно это делается у высоконапорных насосов).

Для того чтобы полностью исключить утечки _у3 по валу наружу предусматривают установку либо сальниковых уплотнений, либо скользящих торцевых уплотнений.

Рис. 2. Сальник

1.1. Сальниковые уплотнения.Сальниковые уплотнения устанавливают в местах выхода вала из корпуса насоса (см. рис. 2). Основным элементом, обеспечивающим герметичность полости высокого давления (ПВД) от внешней среды является набивка сальника 1, которую изготавливают из специального хлопчатобумажного или, при высокой температуре перекачиваемой жидкости, асбестового шнура квадратного сечения. Перед установкой ее пропитывают смазкой из графита и технического жира. Шнур укладывают в камеру сальника в корпусе 5 насоса отдельными кольцами. Его нельзя наматывать на вал одним куском, так как при этом нельзя получить равномерного по окружности поджатия набивки. После укладки набивка зажимается крышкой 2 сальника равномерным затягиванием гаек шпилек 3. При работе насоса между втулкой вала 6 и набивкой возникают значительные силы трения, и выделяется много тепла, которое должно отводится жидкостью, просачивающейся через сальник.

Поэтому утечка жидкости через сальник совершенно необходима. Натяжение крышки сальника должно быть отрегулировано так, чтобы через сальник просачивались капли чуть теплой жидкости.При работе насоса материал набивки изнашивается, перестает плотно прилегать к валу, что приводит к существенным утечкам жидкости. Поэтому гайки сальника надо периодически подтягивать и добавлять набивку сальника. Если повторное натягивание, а затем добавление набивки не дает уплотнения или приводит к чрезмерному нагреву сальника, то набивку необходимо сменить. Через сальник ни в коем случае не должен проходить воздух, т.к. воздух практически не отводит тепло, и набивка может сгореть, т.е. сальник должен обязательно находится в рабочей среде.

Для того чтобы гарантировано избежать работы сальника на сухую иногда применяют гидравлический затвор, который состоит из кольца 4 двутаврого сечения, помещенного между кольцами набивки. К этому кольцу по трубке подводится жидкость под давлением с выхода насоса. Жидкость из кольца 4 медленно, по каплям, вытекает наружу и внутрь насоса, отводя при этом тепло. Для защиты вала от износа на него иногда надевают защитную втулку 6.

Как видим сальник требует больших затрат на проведение технического обслуживания и мастерства обслуживающего персонала. Поэтому в последнее время почти все производители насосов переходят на скользящие торцевые уплотнения, которые не требуют проведения технического обслуживания на протяжении всего срока их службы.

Рис. 3. Скользящее торцевое уплотнение

1.2. Скользящее торцевое уплотнение.На рис. 3 для примера показано торцевое уплотнение для смеси вода + гликоль (до 40%) для температуры не выше 70⁰С. Основными элементами любого скользящего торцевого уплотнения (СТУ) являются:

1. Скользящая пара, состоящая из кольца 6, запрессованного через проставку 5 в крышке уплотнения, и вращающего кольца 7. Эта пара исключает радиальные утечки между ними.

2. Манжеты 2, исключающей утечки в

осевом направлении между ней и валом,

3. Пружины 3, поджимающей скользящую пару по направляющей 4 и упирающейся в

корпус 1 насоса.

Полная герметичность может быть обеспечена идеальным касанием вращающего 7 и запрессованного 6 колец. Малейшее нарушение трущихся поверхностей (царапина, залипание и т.д.) может привести к резкому увеличению утечек жидкости через уплотнение.

Скользящие уплотнения для других жидкостей и условий работы имеют те же элементы, но конструктивно могут быть изготовлены иначе.

Необходимым условием работы этого уплотнения является наличие смачивающей пленки между скользящей парой, т.е. оно должно всегда находится в рабочей среде.

Выбор конструкции СТУ и материала трущейся пары (колец 6 и 7) зависит от агрессивности, температуры, давления перекачиваемой жидкости. Для мало агрессивных жидкостей (вода, водные растворы, маловязкие нефтепродукты) кольцо 6 обычно изготавливают из графита, пропитанного смолой, или другим наполнителем, а кольцо 7 – из хромистых сталей. Трущие поверхности этих колец обрабатывают по 10 – му классу чистоты. Торцевые уплотнения более долговечны, чем сальниковые, и не требуют обслуживания (подтяжки).

Средний срок службы скользящего торцевого уплотнения составляет до двух – трех лет при нормальных условиях эксплуатации. Загрязнения, присутствующие в перекачивае-мой жидкости, могут значительно уменьшить срок службы торцевого уплотнения.

studfiles.net

3.2. Шумовые характеристики насосов с мокрым ротором

Насосы с мокрым ротором работают с наименьшим уровнем шума, т.к. его ротор установлен в подшипниках скольжения. Ротор и подшипники работают в рабочей жидкости, которая является естественным гасителем возможных шумов, возникающих при работе насоса.

В каталоге «Насосы с мокрым ротором» на стр. 8 приводятся уровни звукового давления насосов мокрого ротора от мощности. Они могут быть обобщены следующими зависимостями

для 2 – х полюсных стандартных насосов (n_max = 2900 об/мин) и насосов серии Stratos:

L = 27 + 0.008 P₁;

для 4 – х полюсных стандартных насосов (n_max = 1450 об/мин) и насосов серии TOP – E:

L = 23 + 0.008 P₁,

где P₁ – мощность насоса, Вт.

3.3. Шумовые характеристики блочных насосов

В таблице показаны уровни звука для блочных насосов (каталог «Насосы с сухим ротором»).

Мощность двигателя, кВт	Уровень звукового давления LA (dBA)1) насос + мотор
кВт	1450 об/мин	2900 об/мин
<0.55	52	55
0,75	53	58
1,1	54	58
1,5	54	61
2.2	57	62
3	58	64
4	58	67
5,5	63	70
7,5	64	71
11	67	74
15	68	75
18,5	67	76
22	67	77
30	69	78
37	77	81
45	77	81
55	77	81
75	79	84
90	79	84

¹⁾ Без защитного шумопоглощающего кожуха, измерено на расстоянии 1 м над работающим насосом.

3.4. Шумовые характеристики насосов np-серии

Насосы этой серии создают наибольший уровень шума. В таблице показаны уровни звука для насоса NP взятыми из инструкции на этот насос.

Мощность двигателя, кВт	Уровень звукового давления LA (dB)1) насос + мотор
	1450 об/мин	2900 об/мин
<0.55	63	64
0,75	63	67
1,1	65	67
1,5	66	70
2.2	68	71
3	70	74
4	71	75
5,5	72	83
7,5	73	83
11	74	84
15	75	85
18,5	76	85
22	77	85
30	80	93
37	80	93
45	80	93
55	82	95
75	83	95
90	85	95
110	86	95
132	86	95
160	86	96

¹⁾ Без защитного шумопоглощающего кожуха, измерено на расстоянии 1 м над работающим насосом в свободном пространстве над звукоотражающей поверхностью.

studfiles.net

2.2. Приборы для измерения шума

Для измерения уровней звукового давления в октавных полосах, общего уровня

шума, называемого уровнем звука или уровнем звукового давления, и некоторых других параметров шума (например, регистрация уровней звукового давления во времени) применяют шумомеры, основными элементами которых являются: микрофон, преобразующий звуковые колебания воздушной среды в электрические; усилитель и стрелочный или цифровой индикатор со шкалой в дБ.

Современные шумомеры имеют корректирующие частотные характеристики «А» и «Лин» (или С). Линейная характеристика «Лин» используется при измерениях уровней звукового давления в октавных полосах 63 … 8000 Гц, когда шумомер имеет одинаковую чувствительность по всему частотному диапазону (см. рис. 3). Для того чтобы показания шумомера приближались к субъективным ощущениям громкости, используется характе-ристика шумомера «А», которая примерно соответствует чувствительности органа слуха при разной громкости. Характеристика А, имеющая завал на низких частотах, имитирует кривую чувствительности уха человека. Поэтому она применяется наиболее часто. Тип частотной характеристики указывается буквой с величиной уровня звука, например 50 дБ (А).

Частотный анализ шума производится шумомером с присоединенным анализатором спектра. Который представляет собой набор акустических фильтров, каждый из которых пропускает узкую полосу частот, определяемую верхней и нижней границей октавной полосы.

Уровни непостоянного шума измеряются специальными интегрирующими шумомерами – дозиметрами и оцениваются эквивалентными уровнями звука в дБ по шкале «А» (среднеквадратичное значение уровня звука в пределах интервала времени).

Измеренные уровни звука или звукового давления в каждой октавной полосе частот должны быть ниже нормативных значений. Если имеются превышения, то необходимо предусмотреть мероприятия по глушению источников шума.

3. Шумовые характеристики насосов Wilo

3.1. Конструктивные и режимные особенности насосов Wilo, влияющие на их шумовые характеристики

Источниками шума в насосе являются как сам насос, так и его электропривод. Шум, который создает насос, могут вызывать:

• течение жидкости в гидравлической части насоса: в рабочем колесе, улитке, диффузоре, щелевых уплотнениях. Наибольший уровень шума связан с натеканием жидкости выходящей из рабочего колеса на «язык» улитки с частотой равной

f = n  z/ 60, где n – частота вращения насоса, z – число лопаток рабочего колеса.

• электрическими элементами привода с частотой равной частоте тока, т.е. 50 или 60 Гц

• вентиляционные шумы, вызванные вращением ротора в корпусе привода и работой вентилятора, применяемого для охлаждения электродвигателя,

• шумы, вызванные механическими узлами, такими как подшипники, элементы сцепления вала привода и рабочего колеса (например, муфты), а также касание вращающихся частей ротора корпуса или других неподвижных элементов.

Все эти составляющие обязательно присутствуют при работе насоса, т.е. шумы неизбежны. Уровень звука и частота этих шумов зависит от

• конструктивного исполнения насоса,

• частоты вращения насоса,

• его мощности.

Однако при работе насоса на потребителя могут возникать шумы, вызванные не правильным его монтажом и его эксплуатацией. Так одной из причин появления дополнительных шумов является не правильный монтаж насоса к трубопроводам, когда вес трубопроводов, силы и моменты, связанные с неточностью установки насоса, могут быть столь велики, что возможно смещение вала или других элементов конструкции насоса.

Кроме того, источником дополнительного шума является насос, работающий на кавитацион-ных режимах, что также нельзя допускать, особенно для постоянно работающих насосов.

По уровню звука и конструкции насоса, насосы Wilo можно разделить на три группы:

1 – насосы с мокрым ротором с наименьшим уровнем шума

2 – блочные насосы с сухим ротором, у которых корпус насоса жестко соединен с корпусом электропривода

3 – консольные насосы.

studfiles.net