Wtorek, 28 marca 2017 r.

Imieniny: Anieli, Jana KONTRAST

kup_2017
Partner serwisu:

Metody badań hałasu pomp i zespołów pompowych

Krzysztof Karaśkiewicz

Badania hałasu pomp należą do trudniejszych badań hałasu maszyn. W praktyce pomiarowej stosowane są dwie podstawowe metody pomiaru hałasu maszyn: metoda oparta na pomiarze ciśnienia akustycznego i metoda oparta na pomiarze mocy akustycznej.

Podstawowa norma pomiaru hałasu dla pomp [1] określa metodykę badań, rozróżniając między badaniami samej pompy i badaniami zespołu pompowego. W tablicy 1 został podany wykaz norm zalecanych w przypadku pomiaru hałasu samej pompy o mocy powyżej 15 kW.

Bliskość silnika powoduje:
• trudność poprawnego ustalenia punktów pomiarowych we właściwej odległości od obrysu pompy,
• zakłócanie pola akustycznego pompy przez silnik, wobec czego zaleca się pomiar natężenia dźwięku [5,6] a w zakresie mniejszych mocy (P < 75kW) dopuszcza się pomiar ciśnienia akustycznego [3].

W tablicy 2 został podany wykaz norm zalecanych w przypadku pomiaru hałasu zespołu pompowego. W przypadku badań zespołu pompowego metody oparte na pomiarze ciśnienia akustycznego są szerzej stosowane. Zalecanymi metodami w zakresie większej mocy pompy są te metody oparte na pomiarze natężenia dźwięku.

Badania hałasu w oparciu o pomiar ciśnienia akustycznego

Badania hałasu w oparciu o pomiar ciśnienia akustycznego wykonywane są metodą orientacyjną [3] bądź techniczną [4]. Ta pierwsza, mniej dokładna, stosowana jest przy pomiarze w klasie 3. Istotą badania tą metodą jest określenie średniego poziomu dźwięku na powierzchni pomiarowej wokół maszyny (ściślej, wokół prostopadłościanu obejmującego maszynę) rys. 1.

Rys. 1. Powierzchnia pomiarowa wokół maszyny
 

Pomiar wykonuje się zwykle sonometrem wyposażonym w mikrofon pola swobodnego. Minimalna liczba punktów wynosi 5 (po jednym na każdej z powierzchni pomiarowych) w odległości zwykle d = 1m od powierzchni prostopadłościanu.

Badania mniejszych maszyn, które do poprawnego działania potrzebują np. tylko zasilania elektrycznego, można przeprowadzić w komorze bezechowej. Uzyskuje się cenną własność pola akustycznego, emitowanego przez taką maszynę - jest ono swobodne, tj. nie zakłócone przez żadne dźwięki odbite. Mikrofon sonometru ma dokładnie dobraną do takiego pola charakterystykę. Co więcej, w komorze nie występuje tło akustyczne.

Niestety, w przypadku pomiarów u producenta na stacji prób bądź w miejscu pracy zespołu pompowego występuje kilka czynników utrudniających uzyskanie dokładnego pomiaru. Pierwszym z nich jest obecność dźwięków odbitych. Obecność innych urządzeń: ścian, mebli, słupów itd. powoduje odbijanie dźwięków emitowanych przez pompę i zawyżanie poziomu dźwięku. Precyzyjne określenie tego zawyżania wymaga zmierzenia charakterystyki akustycznej pomieszczenia. Ze względu na koszt takiego pomiaru charakterystyka pomieszczenia jest określana zwykle szacunkowo na podstawie danych tabelarycznych, podanych przez normę, np.[3]. Dodatkowo mikrofon przystosowany do pracy w polu swobodnym mierzy z większym błędem w polu zakłóconym. Błąd ten jest trudny do zmierzenia.

Drugim czynnikiem jest obecność pracujących w tle urządzeń. Zawyżają one wartość hałasu pompy bądź zespołu pompowego.

Celem badania hałasu jest podanie poziomu dźwięku lub mocy akustycznej, jaką miałaby pompa bądź zespół pompowy, gdyby nie były obecne ani tło, ani dźwięki odbite. Wymaga to odjęcia od zmierzonego poziomu dźwięku maszyny odpowiednich poprawek, uwzględniających zawartość dźwięków odbitych i obecność samego tła.

To, co w badaniach pomp stanowi duży problem, to specyfika tła akustycznego. Pompa badana jest w układzie z rurociągami i armaturą. Może się zdarzyć, że hałas wokół kolana bądź zaworu jest większy niż samej pompy. Nie ma jednak możliwości uwzględnienia tego hałasu przy pomiarze samego tła po wyłączeniu pompy, bo wtedy zanika przepływ w rurociągach. Jako rozwiązanie problemu pozostaje praktycznie izolacja akustyczna rurociągów i armatury, co podnosi koszty badania i wydłuża jego czas.

Określenie mocy akustycznej pompy netto, tj. bez udziału tła i dźwięków odbitych, jest możliwe metodą opartą na pomiarze natężenia dźwięku.

Badania hałasu w oparciu o pomiar natężenia dźwięku

Pojedynczy mikrofon pozwala wyłącznie na pomiar ciśnienia akustycznego. Sonda natężeniowa, wykorzystująca dwa mikrofony, pozwala na pomiar kierunkowy, a mierzoną przez nią wielkością jest wektor natężenia dźwięku.

 

Rys. 2 Sonda natężeniowa firmy B&K

 

Rys. 3 Widok mikrofonów z elementem dystansowym, decydującym o zakresie mierzonych częstotliwości

 

Powierzchnia pomiarowa S jest zamknięta, więc natężenie dźwięku, pochodzące ze źródeł poza tą powierzchnią, nie zostanie dodane do natężenia maszyny (zbilansuje się na powierzchni pomiarowej). Inaczej mówiąc: to, co dostaje się do przestrzeni pomiarowej przez którąś z powierzchni, wyjdzie przez inną, co zostanie zmierzone dzięki kierunkowości sondy natężeniowej.

Pomiar metodą natężeniowa pozwala uniknąć wpływu tła akustycznego, a to szczególnie w przypadku badań w miejscu pracy maszyny, ale też na zmiennych stanowiskach na stacjach prób jest nieocenione.

Nie jest to jednak metoda pozbawiona wad. Gdy porównamy ją z metodą opartą na pomiarze ciśnienia akustycznego, okaże się znacznie droższa. Dotyczy to i kosztów sprzętu, i samego badania hałasu. Pomiar jest wyraźnie dłuższy, co rzutuje na koszty.

Istnieją dwie metody mierzenia mocy akustycznej, wynikające z różnych sposobów określania składowych wartości mocy na poszczególnych częściach powierzchni pomiarowej. Jedna [5] jest oparta na stałych punktach pomiarowych. Poszczególne ścianki dzielone są na mniejsze prostokąty, w środku których znajdują się punkty pomiarowe - rys. 4. (punkty pomiarowe zaznaczono różnymi kolorami dla każdej ze ścianek) .

Rys. 4 Pomiar mocy akustycznej metodą stałych punktów

 

Rys. 5.  Przykładowe sposoby omiatania na powierzchni pomiarowej.

 

Podsumowanie

Metoda pomiaru hałasu pomp przez bezpośredni pomiar mocy akustycznej jest metodą zalecaną przez podstawową normę badania hałasu [1]. Wynika to z faktu, że metodą tą można uniknąć wpływu czynników zakłócających dźwięki emitowane przez samą pompę, w szczególności tych wynikających z obecności armatury i rurociągów. Technicy wykonujący takie badania w miejscach pracy pomp w elektrowniach, elektrociepłowniach, pompowniach itp. doskonale znają te problemy. Badania porównawcze, wykonywane na różnych maszynach, pokazują, że wartości mocy akustycznej, otrzymywane prostszą metodą pomiaru ciśnienia akustycznego, są zwykle zawyżane. Seria takich badań porównawczych jest planowana na stacji prób Powen-Wafa-pomp, a wyniki tych badań zostaną przedstawione w oddzielnym artykule.

 

Literatura:
[1] PN-EN ISO 20361_2009 Pompy do cieczy i zespoły pompowe. Pomiar hałasu. Klasy dokładności 2 i 3
[2] ISO/TS 7849-1:2009 Acoustics - Determination of air-bor-ne sound power levelsemitted by machinery using vibration measurement - Part 1: Survey method using a fi-xed radiation factor
[3] PN-EN ISO 3746:2011 Akustyka -Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej i poziomów energii akustycznej źródeł hałasu na podstawie pomiarów ciśnienia akustycznego - Metoda orientacyjna z zastosowaniem otaczającej powierzchni pomiarowej nad płaszczyzną odbijającą dźwięk
[4] PN-EN ISO 3744:2011Akustyka-Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej i poziomów energii akustycznej źródeł hałasu na podstawie pomiarów ciśnienia akustycznego
- Metody techniczne stosowane w warunkach zbliżonych do pola swobodnego nad płaszczyzną odbijającą dźwięk
[5] PN-EN ISO 9614-1:2010 Akustyka-Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu na podstawie pomiarów natężenia dźwięku - Część 1: Metoda stałych punktów pomiarowych
[6] PN-EN ISO 9614-2:2000 Akustyka-Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu na podstawie pomiarów natężenia dźwięku - Metoda omiatania

 

AUTOR:
dr inż. Krzysztof Karaśkiewicz jest pracownikiem naukowym Wydziału Mechaniczno-Energetycznego i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej
KONTAKT:
krzysztof.karaskiewicz@meil.pw.edu.pl krzysztof.karaskiewicz@powen.com.pl

Na skróty

© 2014. Wszelkie prawa zastrzeżone. BMP'      O nas   Reklama   Newsletter   Polityka prywatności Kontakt

Realizacja: Marcom Interactive
Newsletter BMP

Najważniejsze informacje ukazujące się w naszym portalu mogą otrzymać Państwo na skrzynkę e-mail za pomocą naszego bezpłatnego newslettera. Aby go zamówić prosimy wpisać swój adres e-mail w poniższym polu. Zapraszamy!

Polityka prywatności
Akceptuję
Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce.