摘要:渦輪(lún)流量計 是測量(liàng)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(jia)噪聲,影響管道(dào)系統中流體機(jī)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(jin)行了測量分析(xī),搞清了其聲學(xué)特性及其對流(liú)體♊機械流動噪(zào)聲測量的影響(xiang)，提出了在流體(tǐ)機械流動噪聲(sheng)測量過👉程中消(xiao)除渦輪流量計(ji)流動噪聲的方(fang)法。
　　渦輪流量計(jì)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(fan)應用,但由于其(qí)測量原理是靠(kào)渦輪轉🛀速來對(duì)應管道中介質(zhi)流量的大小,因(yīn)此又不可避免(miǎn)地由于渦輪轉(zhuǎn)動而産生附加(jiā)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(yan)測氧和分析，研(yan)究其對泵閥流(liu)噪盧測氧的影(ying)響。
1.渦輪流量計(jì)産生流動噪聲(sheng)的機理,
　　渦輪流(liú)量計是一種速(su)度式流量測量(liàng)儀表,由渦輪流(liu)量傳感器和顯(xian)示儀表組成江(jiāng)。渦輪流量傳感(gǎn)器由葉輪動葉(ye)、支架、外殼及磁(ci)陽傳感器組成(cheng),其原理是當流(liú)體流經傳感器(qi)時,帶動渦輪旋(xuán)轉使導磁的葉(yè)片周期性地改(gǎi)變檢測器中磁(cí)路的磁阻值,使(shǐ)通過感應線圈(quān)的磁通量随之(zhi)變化,在感💃🏻應線(xiàn)圈的兩端即産(chǎn)生出電脈沖信(xin)号,在一💘定的流(liú)量範圍内，該電(dian)脈沖與流經渦(wō)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(cháng)數,由制造廠給(gei)出。
　　渦輪流量計(ji)具有測量範圍(wéi)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(ying)管道中介質流(liú)量的大小，渦輪(lún)葉片本身的旋(xuan)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(bèng),在葉尖速度遠(yuan)小于介💋質聲速(su)的情況下,由文(wén)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(wō)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(su)度;D爲葉尖直徑(jing);C0爲介質聲速。
由(yóu)式(1)可知，流量越(yuè)大,渦輪的轉速(su)越高，所産生的(de)電脈沖頻率也(ye)就越高;由式(2)可(ke)知，由于渦輪葉(yè)片的轉速提高(gao),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(zu)成，随着流量📧的(de)增大，頻率将提(tí)高,譜值将增大(da)。
 
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(liang)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計流動噪聲的(de)測最分析,該系(xi)統由離心泵、進(jìn)水管、出水管、閥(fa)門、隔盧水罐及(ji)水箱等部分組(zu)成。在圖1所示的(de)測量位💔置應用(yong)♊水聽器測量管(guan)道内的流動噪(zào)✔️聲,該流動噪聲(sheng)一部分米源于(yu)聲源,而另🐅一部(bu)分則來源于渦(wo)輪流量計。
3測量(liàng)方法及試驗結(jie)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(te)性🚶及其對管道(dào)流動噪聲的影(ying)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(wei)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(huò)輪流量計,此時(shi)測量得到的頻(pín)譜隻是離心泵(bèng)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(you)、無渦輪👄流量計(ji)對☔管✌️道中水聲(shēng)信号頻譜的影(yǐng)響,實線和虛線(xiàn)分别對⭐應有、無(wu)渦輪流量計兩(liǎng)種情況。可以看(kan)出渦輪流量計(ji)的存在使管道(dao)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(liang)計流動噪聲主(zhǔ)要是由300Hz及其倍(bèi)頻線譜組成。渦(wō)輪流量計的使(shǐ)用⭕使得管道内(nei)總聲壓級由169dB上(shang).升💘至173dB。由此可見(jiàn),渦輪流量計顯(xian)著🎯改變了管内(nèi)流動噪聲的頻(pin)譜特性和聲壓(yā)🐅級的高低。
 
3.2渦輪(lun)流量計流動噪(zao)聲的特性
　　調節(jie)管道流體的流(liu)量,測量渦輪流(liu)量計流動噪聲(shēng)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(biàn)泵軸的轉速。前(qián)者隻是流量發(fa)生🏃‍♀️改變,離🔱心泵(beng)線譜噪盧的頻(pín)率不會發生變(biàn)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(zao)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(xin)号頻譜中确定(ding)由于渦輪流量(liang)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(li)心泵流動噪聲(sheng)和渦輪流♈量計(ji)的線譜噪聲都(dōu)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(yīn)此,本研究采用(yong)第1種方法，保持(chi)離🧡心泵葉輪轉(zhuǎn)速不變,調節圖(tu)I中閘閥1的🏃🏻開度(du),使管道中的流(liú)量發生變👣化,在(zai)圖1中測量位置(zhi)記錄水聲⛱️信号(hao),對不同流量下(xià)水👌聲信号的頻(pín)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(sheng)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(mei)有發生改變,隻(zhī)是線譜峰值發(fā)生了微小改變(biàn),由于離心泵的(de)葉輪轉速在流(liu)量改變過程中(zhong)保持不變,這👅些(xie)線譜應該對應(ying)着離心泵的🔅流(liú)動噪聲。圖3中方(fang)框内線👌譜則随(sui)流量改變發生(sheng)了📧明顯變化,這(zhe)是因爲流量改(gǎi)變🧑🏾‍🤝‍🧑🏼導緻渦輪流(liu)量計的渦輪轉(zhuǎn)速發生了變化(huà)。圖3中3個方框内(nèi)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(ying)關系,從圖3可看(kàn)出,流量改變與(yu)300Hz附近線譜頻率(lü)變化基本成正(zhèng)比關系，由于渦(wō)輪流量計流動(dong)噪聲的線譜頻(pin)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(cong)圖3可以得出渦(wō)輪流量計流動(dong)噪聲的頻譜特(te)性,随流量🔴的增(zēng)♊大，線譜頻率向(xiàng)高頻移動,且峰(fēng)值逐漸增加,這(zhe)與式(1)和式(2)所描(miáo)述🌏的渦輪流量(liàng)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(běn)一緻,流量增大(dà),渦輪轉👅速提高(gao),流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動噪聲頻🍓率(lǜ)升高,聲壓級增(zēng)高。
4結束語
　　本研(yan)究在離心泵流(liú)動噪聲試驗系(xì)統上對渦輪流(liu)量‼️計🈲産生的流(liu)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(zao)聲的頻譜特性(xìng)産🐕生顯著影響(xiǎng)。随☂️流量增🧑🏾‍🤝‍🧑🏼大,渦(wō)輪👨‍❤️‍👨流量計産生(sheng)💋的流動噪🔞聲頻(pín)率增高,聲壓級(ji)📞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(ying)用信号處理的(de)方法濾除其噪(zào)聲。若要完全消(xiāo)除渦輪流量計(jì)流動噪聲的影(ying)響,可改變渦輪(lún)流量計測量位(wei)置,将其安裝⭕在(zài)圖1所示的“新位(wei)置"處🈚,試驗系統(tǒng)中的隔聲水罐(guàn)可以有效隔離(lí)渦輪流量計産(chan)生的流動噪聲(sheng)。

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