摘要:渦(wo)輪流量計(ji) 是測量管(guan)道中流體(ti)流量的常(chang)用儀器,但(dan)其測量過(guo)程中會産(chan)㊙️生附加噪(zao)聲,影響管(guan)道系統中(zhong)流體機械(xie)流動噪聲(sheng)的測🌈量研(yan)究。在離心(xin)泵流動噪(zao)聲試驗系(xi)統上對渦(wo)輪流量計(ji)測量過程(cheng)中産生的(de)附加噪聲(sheng)進行了測(ce)量分析,搞(gao)清了其聲(sheng)學特性及(ji)其對流體(ti)機械流動(dong)噪聲測量(liang)的影🈲響，提(ti)出了在流(liu)體機械流(liu)動噪聲測(ce)量🌂過程中(zhong)消除渦輪(lun)流量計流(liu)動噪聲的(de)方法。
　　渦輪(lun)流量計是(shi)管道系統(tong)中的常用(yong)測量工具(ju),在流量測(ce)量中得到(dao)了廣泛應(ying)用,但由于(yu)其測量原(yuan)理是靠渦(wo)輪轉🤟速來(lai)對應管道(dao)中介質流(liu)量的大小(xiao),因此又不(bu)可避免地(di)由于渦💘輪(lun)轉動而産(chan)生附加噪(zao)聲。本研究(jiu)将借助離(li)心泵流動(dong)噪聲試驗(yan)系統”),對渦(wo)輪流👉最計(ji)産生的流(liu)動噪聲進(jin)行試驗測(ce)氧和分析(xi)，研究其對(dui)泵閥流噪(zao)盧測氧的(de)影響🛀。
1.渦輪(lun)流量計産(chan)生流動噪(zao)聲的機理(li),
　　渦輪流量(liang)計是一種(zhong)速度式流(liu)量測量儀(yi)表,由渦輪(lun)流量傳感(gan)器和顯示(shi)儀表組成(cheng)江。渦輪流(liu)量傳感器(qi)🈚由葉輪動(dong)葉、支架、外(wai)殼及♉磁陽(yang)傳感器組(zu)成,其原理(li)📞是當流體(ti)流經傳感(gan)器時,帶動(dong)渦輪旋✏️轉(zhuan)使導磁的(de)葉片周期(qi)🛀🏻性地改變(bian)檢測器中(zhong)磁路的磁(ci)阻值,使通(tong)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼過感應線(xian)圈的磁通(tong)量随之變(bian)化,在感應(ying)線圈的兩(liang)端即産生(sheng)出🙇🏻電脈沖(chong)信号,在一(yi)定的流量(liang)範圍🚶内，該(gai)電脈沖與(yu)🐕流經渦輪(lun)傳感🚶‍♀️器的(de)流體流量(liang)成正比。可(ke)由式(1)表示(shi)
 
　　式中,qv爲體(ti)積流量;ƒ爲(wei)渦輪旋轉(zhuan)産生的電(dian)脈沖的頻(pin)率;C爲㊙️儀表(biao)🐆常數,由制(zhi)造廠給出(chu)。
　　渦輪流量(liang)計具有測(ce)量範圍大(da)、精度高、壓(ya)力損失小(xiao).等優點🏃‍♀️。
　　渦(wo)輪流量計(ji)是一種間(jian)接測量儀(yi)表,靠渦輪(lun)的旋轉快(kuai)慢♋對應管(guan)道中介質(zhi)流量的大(da)小，渦輪葉(ye)片本身的(de)旋轉将會(hui)産生新的(de)流動噪聲(sheng),類似于一(yi)個被動旋(xuan)轉的軸流(liu)泵,在葉尖(jian)速度遠小(xiao)于介質聲(sheng)速的情況(kuang)下,由文☔獻(xian)[3]可知其🔴産(chan)生附加噪(zao)聲的聲🐪功(gong)率可用式(shi)(2)來描述
 
式(shi)中,WD爲渦輪(lun)旋轉輻射(she)的聲功率(lü);K爲比例系(xi)數;ρ0爲介質(zhi)的密度;U爲(wei)葉尖速度(du);D爲葉尖直(zhi)徑;C0爲介質(zhi)聲速。
由式(shi)(1)可知，流量(liang)越大,渦輪(lun)的轉速越(yue)高，所産生(sheng)的電脈沖(chong)頻率也🐉就(jiu)越高;由式(shi)(2)可知，由于(yu)渦輪葉片(pian)的轉👣速提(ti)高,其産生(sheng)💋的流動噪(zao)聲的聲功(gong)率也會增(zeng)大。渦輪流(liu)量計流動(dong)噪聲的頻(pin)譜主要由(you)離散線譜(pu)組成，随着(zhe)流量的增(zeng)大，頻率将(jiang)提高,譜值(zhi)将增大。
 
2試(shi)驗測量系(xi)統
　　在如圖(tu)1所示的離(li)心泵流動(dong).噪聲試驗(yan)系統上完(wan)成㊙️渦輪流(liu)量💯計流動(dong)噪聲的測(ce)最分析,該(gai)系統由離(li)心泵、進水(shui)管、出水🐆管(guan)、閥門、隔盧(lu)水罐及水(shui)箱等部分(fen)組成。在圖(tu)⭐1所示的測(ce)量位置應(ying)用水聽器(qi)測量管道(dao)内的流動(dong)噪聲,該流(liu)動噪聲一(yi)部分米源(yuan)于聲源,而(er)另一部分(fen)則來源于(yu)渦輪流量(liang)計。
3測量方(fang)法及試驗(yan)結果分析(xi)
　　本研究采(cai)用兩種方(fang)法對渦輪(lun)流量計流(liu)動噪聲的(de)☔特性及🌏其(qi)對管道流(liu)動噪聲的(de)影響進行(hang)測量分析(xi)。
3.1渦輪流量(liang)計對管道(dao)中流動噪(zao)聲的影響(xiang)
　　爲确認渦(wo)輪流量計(ji)流動噪聲(sheng)的頻譜曲(qu)線,設法移(yi)❤️去🌂圖1中的(de)禍輪流量(liang)計,此時測(ce)量得到的(de)頻譜隻是(shi)離心泵流(liu)動噪❓聲的(de)頻譜。
圖2是(shi)在保持管(guan)道中流量(liang)不變的情(qing)況下,有、無(wu)渦輪流量(liang)計對管道(dao)中水聲信(xin)号頻譜的(de)影響,實線(xian)和虛線分(fen)别對應有(you)、無渦輪流(liu)量計兩種(zhong)情況。可以(yi)看出渦輪(lun)流量計的(de)存在使管(guan)道中流動(dong)噪聲的頻(pin)譜圖中增(zeng)加了100Hz、600Hz和900Hz處(chu)的線譜,因(yin)此渦輪流(liu)量計流動(dong)噪聲💋主要(yao)是由300Hz及其(qi)倍頻線譜(pu)組成。渦輪(lun)流量計的(de)使用使得(de)管道内總(zong)聲壓級由(you)169dB上.升🏃至173dB。由(you)此可見,渦(wo)輪流量計(ji)顯著改變(bian)了管内流(liu)動噪聲的(de)頻譜特性(xing)和聲壓級(ji)的高低。
 
3.2渦(wo)輪流量計(ji)流動噪聲(sheng)的特性
　　調(diao)節管道流(liu)體的流量(liang),測量渦輪(lun)流量計流(liu)動噪聲如(ru)何随流量(liang)變化。流量(liang)調節的方(fang)法有兩種(zhong):一是改變(bian)閘閥1的開(kai)度;二是㊙️改(gai)變泵軸的(de)轉速。前者(zhe)隻是流💞量(liang)發生🔴改變(bian),離心泵線(xian)譜噪盧的(de)頻率不會(hui)發生變化(hua)，由文獻[4]可(ke)知，譜值的(de)改變也🧑🏾‍🤝‍🧑🏼不(bu)顯著,而渦(wo)輪流量計(ji)流動噪盧(lu)離散線譜(pu)的頻率和(he)譜值卻可(ke)能發生⭐很(hen)大變化,這(zhe)樣就能在(zai)所測水聲(sheng)信号頻譜(pu)中确定由(you)于渦輪流(liu)量計所導(dao)緻的流動(dong)噪聲。而後(hou)者在改變(bian)流量的同(tong)時,會使得(de)離心泵流(liu)動噪聲和(he)渦輪流量(liang)計的線譜(pu)噪聲都發(fa)生變化,導(dao)緻尤法在(zai)流動噪☎️聲(sheng)頻譜中區(qu)分兩者的(de)線譜。因此(ci),本研究采(cai)用第1種方(fang)法，保持離(li)心泵葉輪(lun)轉速不變(bian),調節圖I中(zhong)閘閥1的❗開(kai)度,使管道(dao)中的流量(liang)發生變化(hua),在圖1中測(ce)量位置記(ji)錄水聲信(xin)号,對不同(tong)流量下水(shui)⭐聲信号的(de)頻譜進行(hang)分析比較(jiao)。
 
　　圖3是不同(tong)流量情況(kuang)下,測量位(wei)置測得水(shui)聲信号的(de)頻譜,圖3中(zhong)向⭕下箭頭(tou)所對應的(de)線謂頻率(lü)在管道流(liu)量改變過(guo)程中沒有(you)發生改變(bian),隻是線譜(pu)峰值發生(sheng)了微小改(gai)變,由于離(li)心泵的葉(ye)輪轉速在(zai)流量改變(bian)過程中保(bao)持不變,這(zhe)☁️些線譜應(ying)該對應着(zhe)離心泵的(de)流動噪聲(sheng)。圖3中方框(kuang)内線譜則(ze)随流量⛱️改(gai)變發生了(le)明顯變化(hua),這是因爲(wei)流量改變(bian)導緻渦輪(lun)流量計的(de)渦輪轉速(su)發生了變(bian)化。圖3中3個(ge)方框内的(de)線譜分别(bie)對應渦輪(lun)流量計所(suo)産生流動(dong)噪聲的♌基(ji)頻及其倍(bei)頻,以300Hz.600Hz及900Hz左(zuo)右爲頻率(lü)中心。
　　選擇(ze)300Hz頻率對應(ying)的方框，研(yan)究方框内(nei)各線譜頻(pin)率與流量(liang)的對應關(guan)系,從圖3可(ke)看出,流量(liang)改變與300Hz附(fu)近線☂️譜頻(pin)率變化基(ji)📱本成正比(bi)關系，由于(yu)渦輪流量(liang)計流動噪(zao)聲的線譜(pu)頻率與式(shi)(1)中的電脈(mo)沖頻率成(cheng)正比，流量(liang)與頻率之(zhi)間的關系(xi)對應式(1)的(de)描述。
 
　　從圖(tu)3可以得出(chu)渦輪流量(liang)計流動噪(zao)聲的頻譜(pu)特性🔞,随流(liu)量的增‼️大(da)，線譜頻率(lü)向高頻移(yi)動,且峰值(zhi)逐漸增加(jia),這與式(1)和(he)式(2)所描述(shu)的渦輪流(liu)量計流動(dong)噪聲線譜(pu)的頻率及(ji)聲壓級與(yu)流量的對(dui)應💜關系基(ji)本一緻,流(liu)量增大,渦(wo)輪轉速提(ti)高,流動噪(zao)聲頻率升(sheng)高,聲壓級(ji)增高。
4結束(shu)語
　　本研究(jiu)在離心泵(beng)流動噪聲(sheng)試驗系統(tong)上對渦輪(lun)流量📧計産(chan)生☁️的流動(dong)噪聲進行(hang)了測量分(fen)析,搞清了(le)其聲學特(te)性。渦輪流(liu)量計會對(dui)管内流動(dong)噪聲的頻(pin)譜特性産(chan)生顯著影(ying)響。随流量(liang)增🐇大,渦輪(lun)流量計産(chan)生的流動(dong)噪聲頻率(lü)增高,聲壓(ya)級增大。在(zai)管道流噪(zao)聲的測量(liang)試驗中,爲(wei)消除渦輪(lun)流量計的(de)流動噪聲(sheng),叮依據其(qi)頻譜特性(xing),應用信号(hao)處㊙️理的方(fang)法濾除其(qi)噪聲。若要(yao)完全消除(chu)渦輪流量(liang)計流動噪(zao)聲的影響(xiang),可改變渦(wo)輪流量計(ji)測量位置(zhi),将其安裝(zhuang)在圖1所示(shi)的“新位置(zhi)"處,試驗系(xi)統中的隔(ge)聲水罐可(ke)以有效隔(ge)離渦輪流(liu)量計産生(sheng)的流動噪(zao)聲。

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