摘要:渦輪(lún)流量計 是測量(liang)管道中流體流(liu)量的常用儀器(qi),但其測量過☁️程(cheng)🈲中會産生附加(jiā)噪聲,影響管道(dao)系統中流體機(ji)械🐕流動噪聲的(de)測量研究。在離(li)心泵流動噪聲(sheng)試驗系統上對(dui)渦輪流量計測(cè)量過程中産生(sheng)的附加噪聲進(jìn)行了測量分析(xī),搞清了其聲學(xué)特性及其對流(liu)體機械流動噪(zao)🏃🏻‍♂️聲測量的影響(xiǎng)，提出了在流體(tǐ)機械流🧡動噪聲(sheng)測量🔅過🌂程中消(xiāo)除渦輪流量計(jì)流動噪聲的方(fang)法。
　　渦輪流量計(ji)是管道系統中(zhōng)的常用測量工(gōng)具,在流量測量(liang)中得到了廣泛(fàn)應用,但由于其(qí)測量原理是靠(kao)渦✌️輪轉速來對(duì)應管道中介質(zhì)流量的大小,因(yīn)此又不可避免(mian)地由于渦輪轉(zhuan)動而産生附加(jia)噪聲。本研究将(jiāng)借助離心泵㊙️流(liu)動噪聲❓試驗系(xi)統”),對渦輪流最(zui)計産生的流動(dong)噪聲進行試驗(yàn)測氧和分析，研(yan)究其對泵閥流(liu)噪盧測氧的影(yǐng)響🌈。
1.渦輪流量計(jì)産生流動噪聲(shēng)的機理,
　　渦輪流(liu)量計是一種速(sù)度式流量測量(liàng)儀表,由渦輪流(liu)量❓傳感☔器和顯(xiǎn)示儀表組成江(jiāng)。渦輪流量傳感(gan)器由葉輪動👨‍❤️‍👨葉(yè)、支架、外🐪殼及🔞磁(ci)陽傳感器組成(cheng),其原理是當流(liu)🧡體流經📐傳感器(qi)時,帶動渦輪旋(xuan)轉使導磁的葉(ye)片周期性地改(gǎi)變檢測器中磁(ci)路的磁🌈阻值,使(shǐ)通過感應線圈(quan)🚩的磁通量随🛀🏻之(zhī)變化,在感應線(xiàn)圈的兩端即産(chǎn)生出電脈沖信(xìn)号,在一🥰定的流(liu)量範圍内，該電(dian)脈沖與流經渦(wo)輪傳感🔴器的流(liú)體流量成正比(bi)。可✌️由式(1)表示
 
　　式(shi)中,qv爲體積流量(liang);ƒ爲渦輪旋轉産(chǎn)生的電脈沖的(de)頻率❤️;C爲儀表常(chang)數,由制造廠給(gei)出。
　　渦輪流量計(jì)具有測量範圍(wei)大、精度高、壓力(li)損失小.等優點(dian)🛀。
　　渦輪流量計是(shi)一種間接測量(liàng)儀表,靠渦輪的(de)旋轉快慢對應(yīng)管道中介質流(liú)量的大小，渦輪(lun)葉片本身的旋(xuán)🌍轉将會産生新(xin)的流⛱️動噪聲,類(lei)似于一個被動(dong)旋轉的軸流泵(beng),在葉尖速度遠(yuǎn)🏃🏻小于介質聲速(su)的情況下,由文(wen)獻[3]可知其産生(shēng)附加噪聲的聲(sheng)功率可用式(2)來(lai)描述
 
式中,WD爲渦(wo)輪旋轉輻射的(de)聲功率;K爲比例(li)系數;ρ0爲介質的(de)🌏密度;U爲葉尖速(sù)度;D爲葉尖直徑(jìng);C0爲介質聲速。
由(yóu)式(1)可知，流量越(yue)大,渦輪的轉速(sù)越高，所産生的(de)電脈沖📧頻率也(yě)就越高;由式(2)可(ke)知，由于渦輪葉(yè)片的轉速提高(gāo),其😘産生的流動(dòng)噪聲的聲功率(lü)也會增大。渦輪(lun)流量計流動噪(zao)聲的✊頻譜主要(yao)由離⭐散線譜組(zǔ)成，随着流量的(de)增大，頻率将提(ti)高,譜值将增🏃🏻‍♂️大(dà)。
 
2試驗測量系統(tong)
　　在如圖1所示的(de)離心泵流動.噪(zao)聲試驗系統上(shang)完成渦輪流量(liàng)計💋流動噪聲的(de)測最分析,該系(xi)統由離心泵、進(jin)水管、出水管、閥(fá)門、隔盧水罐及(jí)水箱等部分組(zǔ)成。在圖1所示的(de)測量位置應用(yòng)水聽器測量管(guǎn)道内的流動噪(zao)🏃🏻聲,該流動噪聲(sheng)一部分米源于(yú)聲源,而另一部(bu)分則來源于渦(wō)輪流量計。
3測量(liang)方法及試驗結(jié)果分析
　　本研究(jiu)采用兩種方法(fǎ)對渦輪流量計(jì)流動噪聲的😄特(tè)性及其對管道(dào)流動噪聲的影(yǐng)響進行測量分(fèn)析。
3.1渦輪流量計(jì)對管道中流動(dong)噪聲的影響
　　爲(wèi)确認渦輪流量(liàng)計流動噪聲的(de)頻譜曲線,設法(fǎ)移去圖1中的禍(huo)🏃🏻‍♂️輪流量計,此時(shí)測量得到的頻(pín)譜隻是離心泵(beng)流動噪聲的頻(pin)譜。
圖2是在保持(chí)管道中流量不(bu)變的情況下,有(yǒu)、無渦輪📧流量計(jì)對😄管道中水聲(sheng)信号頻譜的影(ying)響,實線和虛線(xiàn)分别對應有、無(wú)渦輪流量計兩(liǎng)種情況。可以看(kàn)出渦輪流量計(ji)的存在使管道(dào)中❌流動噪聲的(de)頻譜圖中增加(jiā)了100Hz、600Hz和900Hz處的線譜(pǔ),因此渦輪流量(liàng)計流動噪聲✏️主(zhu)要是由300Hz及其倍(bei)頻線譜組成。渦(wō)輪流量計的使(shi)用👉使得管道内(nèi)☂️總聲壓級由169dB上(shang).升至173dB。由此可見(jian),渦輪流量計顯(xiǎn)著改變了管内(nei)流動噪聲的頻(pin)譜特性和聲壓(ya)級的高低。
 
3.2渦輪(lún)流量計流動噪(zào)聲的特性
　　調節(jiē)管道流體的流(liu)量,測量渦輪流(liu)量計流動噪聲(sheng)如♉何随流量變(biàn)化。流量調節的(de)方法有兩種:一(yi)是改🤩變閘閥1的(de)開度;二是改變(bian)泵軸的轉速。前(qián)者隻是流💛量發(fā)生改變,離心泵(beng)線🌍譜噪盧🏃🏻‍♂️的頻(pín)率不會發生變(bian)化，由文獻[4]可知(zhī)，譜值的改變也(ye)不顯著,而渦輪(lun)流量計流動噪(zào)盧離散線譜的(de)頻率和譜值卻(que)可能發生🈲很大(dà)變化,這⛷️樣就能(néng)在所測水聲信(xìn)号頻譜中💚确定(dìng)由于渦輪流量(liàng)計所導緻的流(liú)動噪聲。而後者(zhě)在改變👄流量的(de)同時,會使得離(lí)心泵流動噪聲(shēng)⭕和渦輪流量計(jì)的線譜噪聲都(dou)發生變化,導緻(zhi)尤法在流動噪(zao)聲頻譜中區分(fèn)兩者的線譜。因(yin)此,本研究采用(yòng)第1種方法，保持(chí)離心泵葉輪轉(zhuan)速不變,調節圖(tu)I中閘閥1的🌏開度(dù),使管道中的流(liu)量發生變化,在(zài)圖1中測量位置(zhi)記錄水聲♋信号(hào),對不同流量下(xià)水聲信号的頻(pin)譜進行分析比(bi)較。
 
　　圖3是不同流(liú)量情況下,測量(liàng)位置測得水聲(shēng)信号的頻譜,圖(tú)❤️3中向🤟下箭頭所(suǒ)對應的線謂頻(pin)率在管道流量(liàng)改變過程中💔沒(méi)有發生改變,隻(zhī)是線譜峰值發(fa)生了微小🔴改變(bian),由于離心泵的(de)葉輪轉速🥰在流(liú)量改變過程中(zhōng)保持不變,這些(xie)線譜應該對應(ying)着離心泵的🎯流(liu)動噪聲。圖3中方(fāng)框内線譜則随(suí)流量改變發生(shēng)了明顯變化,這(zhè)🔞是因爲流量改(gǎi)變導緻渦輪流(liu)量🐅計的渦輪轉(zhuan)速發生了變化(hua)。圖3中3個方框内(nei)的線譜分别對(duì)應渦輪流量計(ji)所産生流動噪(zao)聲的基頻及其(qí)倍🏃‍♂️頻,以300Hz.600Hz及900Hz左右(you)爲頻率中心。
　　選(xuǎn)擇300Hz頻率對應的(de)方框，研究方框(kuàng)内各線譜頻率(lǜ)與流量的對應(yīng)關系,從圖3可看(kàn)出,流量改變與(yu)300Hz附近線譜頻率(lǜ)變化基本成正(zheng)比關系，由于渦(wo)輪流量計流動(dong)噪聲的線譜頻(pín)率與式(1)中的電(diàn)脈沖頻率成正(zhèng)比，流量與頻率(lü)之間的❓關系對(duì)應式(1)的描述。
 
　　從(cóng)圖3可以得出渦(wō)輪流量計流動(dòng)噪聲的頻譜特(tè)性,随流量✨的🐇增(zeng)大，線譜頻率向(xiang)高頻移動,且峰(feng)值逐漸✂️增加,這(zhè)與式(1)和式(2)所描(miáo)述的渦輪流量(liang)計流動噪聲線(xian)譜的🐅頻率及💚聲(sheng)壓級與流量的(de)對應關系基本(ben)一🚶緻,流量增大(da),渦輪轉速提高(gāo),流動噪聲頻率(lǜ)升高,聲壓級增(zēng)高。
4結束語
　　本研(yán)究在離心泵流(liu)動噪聲試驗系(xi)統上對渦輪流(liú)量🧡計産生的流(liú)動噪聲進行了(le)測量分析,搞清(qing)了其聲學特性(xìng)。渦輪流量計會(hui)❓對管内流動噪(zào)聲的頻譜特性(xìng)産生顯著影響(xiang)。随流量增大,渦(wo)輪流量計産生(sheng)的流動噪聲頻(pin)率增高,聲壓級(jí)⭐增大。在管道流(liú)噪聲的測量試(shi)驗中,爲消除渦(wo)輪流量計的⭕流(liú)動噪聲,叮依據(ju)其頻譜☀️特性,應(yīng)用信号處✏️理的(de)方法濾除其噪(zao)聲。若要完🐇全消(xiao)除渦輪流量計(ji)流動噪聲的影(ying)響,可♋改變渦輪(lún)流量計測量位(wèi)置,将其安裝🧡在(zai)圖1所示的“新位(wèi)置"處,試驗系統(tong)中的隔聲水罐(guàn)可以有效隔離(li)🏃‍♀️渦輪流量計産(chan)生的流動🤩噪聲(sheng)。

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