摘　要：針對大型(xing)低揚程泵站進(jìn)水流道斷面形(xing)狀及流态變化(huà)🌍複雜，難以選擇(ze)時差式超聲波(bō)流量計 測流斷(duan)面的實際情況(kuàng)，提出可通過對(duì)進水流道進行(hang)🐆數值✊模拟🥰來确(que)定并優化超聲(sheng)波流量計換能(néng)器的安裝位置(zhi)，并對換能器的(de)安裝對數進行(hang)優化.結合南水(shuǐ)北調東線工程(cheng)寶應泵站水泵(bèng)裝置模型試驗(yàn)，對兩款時差式(shi)超聲波流量計(ji) 與高精度水力(li)機械試驗台流(liú)量測試設備進(jìn)行了對比測試(shì).結果表明，兩款(kuǎn)流量計最大相(xiàng)對誤差分别爲(wèi)1.60％和0.39％，均具有較高(gāo)的測🐕試精度，穩(wen)定性也較好，能(neng)滿足泵站現場(chǎng)測試的精度要(yao)求.
　　大型低揚程(cheng)泵站在我國的(de)平原地區應用(yong)廣泛，在🐆農田灌(guan)👨‍❤️‍👨溉排♊水、城市防(fáng)洪、跨流域調水(shui)等方面發揮了(le)重要作用.由⛹🏻‍♀️于(yu)這👅類泵站一般(ban)帶有形狀較爲(wei)複雜的進出水(shui)流道，不同運行(háng)工🥰況下流道内(nèi)的水流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流動情(qing)況🏒也很複雜，因(yīn)此，利用泵裝置(zhì)自身條件布置(zhi)測流設備來進(jin)行泵流量測量(liang)，往往難以滿足(zu)測🏒試設備所要(yào)求的斷面流速(su)分布均勻或漸(jian)變流的條件，從(cóng)而影響到測試(shi)精⭐度.目前，泵😄站(zhàn)測流常用的方(fāng)法有流速儀法(fǎ)、鹽水濃度法、五(wǔ)孔探針法、差壓(yā)計法等［1－5］.這些方(fang)法在測試精度(du)、安裝的繁簡程(chéng)度、測試❤️工作量(liang)大小等方面各(gè)有特色，但至今(jin)尚沒有一種公(gong)認的既簡便可(ke)靠，又具♻️有較高(gao)精度的測試方(fang)法.這一現狀在(zai)一定程度上影(ying)響了🈲大型低揚(yang)程泵站🏃🏻的技術(shù)進步和科學管(guǎn)理.
　　近年來，時差(cha)式超聲波流量(liang)計測流技術有(you)了很大的🤞發展(zhǎn)，并在水電站行(háng)業的現場測試(shi)中有了較好的(de)應用.這是由于(yu)水電站一般有(yǒu)較長的直段輸(shū)水管道，斷面形(xing)狀較爲規🈚則，因(yin)此🈲其流态條件(jian)較好，相對容易(yì)滿足換能器的(de)安裝要求.但是(shì)大型低揚程泵(beng)站的情況則不(bú)相同.雖然超聲(sheng)波流量計近年(nian)來在泵站現場(chǎng)測試中有一些(xiē)應用［1］，取得了一(yī)些成果，但是仍(reng)然處于起步或(huo)探索階段.其中(zhong)的難點主要🤞是(shi)難以選擇到流(liú)速分布較爲均(jun)勻的測流斷面(miàn).如果能在保證(zhèng)較高精度的前(qian)提下找到合适(shì)的🆚換能💘器布設(she)位置和布設方(fāng)式，如果能有效(xiào)地減少換能👌器(qì)安裝對數💜以降(jiàng)低現場測試的(de)工作量和測試(shi)成📐本，則将有力(li)地推動該技術(shù)在泵站行業的(de)應用，并将有效(xiào)地促進我國大(dà)型低揚程泵站(zhàn)的建設和管🛀🏻理(li)水平.
　　采用兩款(kuan)超聲波流量計(jì)與精度佳水力(li)機械試驗台流(liu)量測試設備來(lai)進行對比測試(shì)，得到其模型測(ce)試誤差，從而爲(wèi)提高✉️大型低揚(yang)程泵站流量的(de)測流精度，找♈到(dao)有效的方法.
1　時(shí)差式超聲波流(liú)量計測流技術(shù)
　　應用超聲波流(liu)量計常用的測(cè)量方法爲傳播(bo)速度📞差法、多普(pǔ)勒法等.傳播速(su)度差法又包括(kuò)直接時差法、相(xiang)🔴差法和頻差法(fa)［6］.時差式超聲波(bo)流量計的工作(zuò)原理如👅圖1所示(shi)♻️.它利用超聲波(bō)換能器接收、發(fā)射超👣聲波，通過(guò)測量超聲波在(zai)介質中的順流(liu)和逆流傳播時(shí)間差來🌈間接測(cè)量流體的流速(su)，再📧通過流速及(jí)斷面情況來計(jì)❌算流量［7，8］.

2　流量(liàng)對比測試
2.1　試驗(yàn)台與測試設備(bèi)
　　如圖2所示，效率(lǜ)測試系統綜合(hé)誤差爲±0.39％.該試驗(yàn)台于2025年12月通過(guo)由江蘇省科技(jì)廳組織的鑒定(dìng)，并于200４年通✔️過國(guo)家計量論⭕證評(ping)☎️審.試驗台流量(liàng)測試設備爲ＤＮ４00型(xíng)電磁流量計，标(biao)定精度爲±0.197％.

2.2　換能(neng)器安裝位置
　　結(jié)合南水北調東(dong)線工程寶應泵(beng)站［9，10］水泵裝置模(mó)型試驗，模型比(bǐ)λ＝1∶9.833，對兩款時差式(shi)超聲波流量計(ji)與試驗台流量(liàng)測試設備進行(háng)了對比測試.流(liú)量計1采用10對換(huàn)能器，流量計2采(cǎi)用8對換能器，安(ān)裝位置示意見(jian)圖3.兩款流量計(ji)的廠商🔱在試驗(yàn)前均進行了進(jin)水流道三維紊(wěn)流數值模拟，通(tong)過計算，确定在(zài)流态相對較好(hao)的進水流✌️道内(nei)安裝換能器，并(bing)對安裝位置進(jin)行了優化.

2.3　對比(bǐ)測試結果
　　試驗(yàn)時以試驗台ＤＮ４00型(xing) 電磁流量計 的(de)測試值作爲标(biao)準值，測試範圍(wéi)爲（0.795～1.163）Qｅ（Qｅ爲試驗泵裝(zhuang)置在水☁️泵🌏葉片(pian)角度爲0°時的最(zuì)高效率點流量(liang)）.對比測💞試時🐉，對(dui)每個流💛量點均(jun1)進行了3次重複(fu)測量.表1爲流量(liàng)計1和流量計2單(dān)點測💰試數據記(ji)錄.

　　表2和表3分别(bie)爲流量計1和流(liu)量計2與試驗台(tai)流量計對比測(cè)試的誤差計算(suàn)，其中絕對誤差(cha)爲流量計測試(shi)值與試🔴驗台測(cè)試值之差，相對(dui)誤差爲絕對誤(wu)差與試驗台測(ce)試值之比，表中(zhōng)流量測試🏒值均(jun)爲3次測量的平(píng)均值.


　　由表1～表3可(ke)知，與試驗台流(liú)量計實測值相(xiàng)比，流量計1和流(liu)量計2的誤差範(fan)圍分别爲－1.60％～－0.59％及－0.39％～0.18％，最(zuì)大相對誤差分(fen)别爲1.60％和0.39％.兩款流(liú)量計均具有較(jiào)高的精度，但流(liú)量計2的流量測(cè)量精💃🏻度更高，穩(wen)定性更好.
3　結　論(lun)
　　近年來，在國内(nei)開始應用的時(shi)差式超聲波流(liú)量計，其流速測(cè)量保證精度一(yī)般爲±0.5％（規則斷面(mian)）.如果将其應用(yòng)于大💞型低揚程(cheng)泵站🏃，并在進水(shuǐ)流道内布置換(huan)能器，通❓過進一(yi)步的優😄化，還可(ke)🌈以達到㊙️更高的(de)精度［7］.即使考慮(lü)到換能器♻️安裝(zhuang)、過流👨‍❤️‍👨斷面積測(ce)量等方面🤩的因(yin)素，現場測試精(jīng)度仍可望控制(zhi)在±1.5％以内，可以滿(mǎn)足泵站現場測(cè)試的需要，采用(yòng)三維紊流數值(zhi)♻️模拟方法模拟(nǐ)🤩泵站進水流道(dào)内的流場，不僅(jǐn)可以優化超聲(shēng)波流量計換能(néng)❌器的安裝位置(zhi)，提高測試精度(dù)，還可對換能器(qi)的安裝✍️對數進(jìn)行優化，從而達(dá)到減少測試用(yong)換能器的數量(liàng)、減小安裝工作(zuò)量和測試🚩費用(yòng)的目的［7］.
　　時差式(shi)超聲波流量計(jì)具有安裝簡單(dān)、抗幹擾能力強(qiang)、阻✔️力📞損失小等(deng)優點，可實現流(liu)量的在線測量(liang)，通過對大型低(dī)揚程泵💛站進水(shui)流道進行三維(wei)紊流數值模拟(nǐ)🛀來确定換能器(qì)的安裝方式，能(néng)有效地提高流(liú)量測試精度，從(cong)而爲大型低揚(yáng)程泵站⛷️提供一(yi)種簡便可靠，且(qiě)具有較高精度(dù)的流量測試新(xīn)方法.

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