摘　要：針對大型(xíng)低揚程泵站進(jin)水流道斷面形(xíng)狀及流态🐆變化(hua)複雜，難以選擇(ze)時差式超聲波(bo)流量計 測流斷(duàn)面的實際情況(kuàng)，提出可通過對(duì)進水流道進行(háng)數值模拟來确(què)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(háng)優化.結合南水(shui)北調東線工程(chéng)寶應泵站水泵(beng)裝置模型試驗(yan)，對兩款時差式(shi)超聲波流量計(jì) 與高精度水力(lì)機械試驗台流(liú)量測試設備進(jin)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(wei)1.60％和0.39％，均🧑🏽‍🤝‍🧑🏻具有🔞較高(gao)的測試精度，穩(wěn)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(guàn)溉排水、城市防(fang)洪、跨流域調水(shui)等方面發揮了(le)重要作用.由于(yú)這☀️類泵⭐站一般(ban)帶有形狀較爲(wei)複雜的進出水(shuǐ)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(yin)此，利用泵裝置(zhi)自身條件布置(zhi)測流設備☀️來進(jin)行泵流🤩量測量(liàng)，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(shì)精度.目前，泵站(zhàn)測流常用的方(fāng)法有流速儀法(fa)、鹽❌水濃度法、五(wǔ)孔探針法、差壓(ya)計法等［1－5］.這些方(fāng)法在測試精度(dù)、安裝的繁簡程(cheng)度、測試工作量(liàng)大小等方面各(ge)有特色，但至今(jin)尚沒有一種公(gōng)認的既簡便可(kě)靠，又具💚有較高(gao)精度的測試方(fang)法♋.這一現狀在(zài)一定程度上㊙️影(yǐng)響🏃‍♀️了大型低揚(yang)程泵站的技術(shu)進步和科學管(guan)理.
　　近年來，時差(cha)式超聲波流量(liàng)計測流技術有(you)了很大的發展(zhan)💛，并在水電站行(hang)業的現場測試(shi)中有了較好的(de)應💁用.這🛀是由于(yú)水電站一般有(you)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(jiàn)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(shēng)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(yi)些成果，但是仍(réng)然處于起步或(huo)探索階段.其中(zhōng)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(zheng)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(lì)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(lǐ)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(lái)進行對比測試(shi)，得到其模型測(cè)試誤差，從而爲(wei)提高💜大型🔴低揚(yang)程泵站流量的(de)測流精度，找🧑🏾‍🤝‍🧑🏼到(dào)有效的方法.
1　時(shi)差式超聲波流(liu)量計測流技術(shù)
　　應用超聲波流(liu)量計常用的測(ce)量方法爲傳播(bō)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(fǎ)🙇🏻［6］.時差⛹🏻‍♀️式超聲波(bō)流量計的工作(zuo)💘原理如圖1所示(shì).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(zài)介質中的順流(liú)和逆流傳播時(shí)間差來間接測(ce)量流🌍體的流速(su)，再通過流速及(ji)斷面情況來計(jì)🥵算流量［7，8］.

2　流量(liang)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(he)誤差爲±0.39％.該試驗(yan)台于2025年12月通過(guò)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(liang)測試設備爲ＤＮ４00型(xing)電磁流量計，标(biāo)🍉定精度爲±0.197％.

2.2　換能(néng)器安裝位置
　　結(jie)合南水北調東(dōng)線工程寶應泵(bèng)站［9，10］水泵裝置模(mó)型⚽試驗，模☀️型比(bi)λ＝1∶9.833，對兩款時差式(shi)超聲波流量計(jì)與試驗台流量(liàng)測試設備進行(hang)了對比測試.流(liú)量計1采用10對換(huàn)能器，流量計📧2采(cai)用8對換能器，安(an)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(jìn)水流道💃🏻三維紊(wen)流數值模拟，通(tōng)過計算，确定在(zài)流态相對較❄️好(hǎo)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(bi)測試結果
　　試驗(yàn)時以試驗台ＤＮ４00型(xíng) 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(zui)高效率點流量(liàng)）.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(liang)計1和🔴流量計💰2單(dan)點測試數據記(ji)錄.

　　表2和表3分别(bié)爲流量計1和流(liu)量計2與試驗台(tai)流量計對🈲比測(ce)試的誤差計算(suàn)，其中絕對誤差(chà)爲流量計測🔴試(shì)值與試驗台測(cè)試值之差，相對(duì)誤差爲絕對誤(wù)差與試驗台測(ce)試值之比，表中(zhong)流量測試值均(jun1)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(xiang)比，流量計1和流(liú)量計2的㊙️誤差範(fàn)圍分别爲－1.60％～－0.59％及－0.39％～0.18％，最(zuì)大相對誤差分(fèn)别爲1.60％和0.39％.兩款流(liu)量計🈚均具有較(jiào)高的精度，但流(liu)量計🔞2的流量測(ce)量精度更高，穩(wěn)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(yi)般爲±0.5％（規則斷面(mian)）.如果将其🙇🏻應用(yong)于大型低揚程(cheng)🔱泵站，并在進水(shui)流道内布置換(huan)✌️能器，通過進一(yi)步的優化，還可(kě)以達到⭐更高的(de)精度［7］.即使考慮(lǜ)到換能器安裝(zhuāng)、過流斷面積測(ce)量等方面的因(yīn)素，現場測試精(jing)度仍💯可望控制(zhì)在✔️±1.5％以内，可以滿(man)足泵站現場👄測(cè)試的需要，采用(yòng)三維紊流數值(zhí)模拟方法模拟(ni)泵站進水流道(dào)内的流場🛀🏻，不僅(jin)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(qì)的安裝對數進(jin)🏃‍♀️行優化，從而達(dá)到減少測試用(yong)換能器的數量(liang)、減小安裝工作(zuo)量和測試🈚費用(yòng)的目的［7］.
　　時差式(shì)超聲波流量計(jì)具有安裝簡單(dān)、抗幹擾能力強(qiáng)、阻♍力損失小等(děng)優點，可實現流(liu)量的在線測量(liang)，通過對☔大型低(di)揚程泵站進水(shuǐ)流道進行三維(wéi)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(liu)量測試精度，從(cóng)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(du)的流量測☀️試新(xīn)方法.

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