摘　要：針對(dui)大型低揚(yang)程泵站進(jin)水流道斷(duan)面形狀及(ji)流态變化(hua)複雜，難以(yi)選擇時差(cha)式超聲波(bo)流量計 測(ce)流斷面的(de)實際情況(kuang)，提出可通(tong)過對進水(shui)流道進😄行(hang)數值模拟(ni)🈲來确定并(bing)優化超聲(sheng)波流量計(ji)換能器的(de)安裝位置(zhi)，并對換能(neng)器的安裝(zhuang)對數進行(hang)優化.結💋合(he)南水北調(diao)東線工程(cheng)寶應泵㊙️站(zhan)水泵裝置(zhi)模型試驗(yan)，對兩款時(shi)差式超聲(sheng)波流量計(ji) 與高精度(du)水力機械(xie)試驗台流(liu)量測試設(she)備進行了(le)對比測試(shi).結果表明(ming)，兩款流量(liang)計最大相(xiang)對誤差分(fen)别爲1.60％和0.39％，均(jun)🥵具有較高(gao)的測♊試精(jing)度，穩定性(xing)也較好，能(neng)滿足泵站(zhan)現場測試(shi)的精度要(yao)求.
　　大型低(di)揚程泵站(zhan)在我國的(de)平原地區(qu)應用廣泛(fan)，在農☀️田灌(guan)溉排🔴水、城(cheng)市防洪、跨(kua)流域調水(shui)等方面發(fa)揮了重要(yao)作🐆用.由于(yu)這類泵站(zhan)一般帶有(you)形狀較爲(wei)複雜的進(jin)出水流道(dao)，不同運行(hang)工況下流(liu)道内的水(shui)流流動情(qing)況也很複(fu)雜，因此，利(li)用泵裝置(zhi)自🈲身條件(jian)布🍉置測流(liu)設備來進(jin)行泵流量(liang)測量，往往(wang)難以滿足(zu)測試設備(bei)所要求的(de)斷面流速(su)分布均勻(yun)或漸變流(liu)的條件，從(cong)而影響到(dao)測試精度(du).目前，泵⛷️站(zhan)測流常用(yong)的方法有(you)流速儀法(fa)、鹽水濃度(du)法、五孔探(tan)針法、差壓(ya)計法等［1－5］.這(zhe)些方法在(zai)測試精度(du)、安裝的繁(fan)簡程度👈、測(ce)試工作量(liang)大小等方(fang)❌面各有特(te)色，但至今(jin)尚沒有一(yi)種公認的(de)既簡便可(ke)靠，又具有(you)較高精度(du)的測試方(fang)法.這一現(xian)狀在一定(ding)程度上影(ying)響了大型(xing)低揚程泵(beng)站的技術(shu)進🔴步和科(ke)學管理.
　　近(jin)年來，時差(cha)式超聲波(bo)流量計測(ce)流技術有(you)了很大的(de)發展，并在(zai)水電站行(hang)業的現場(chang)測試中有(you)了較好的(de)應用.這是(shi)由👅于水電(dian)站一般有(you)較長的直(zhi)段輸水㊙️管(guan)道，斷面形(xing)狀較爲規(gui)則，因此其(qi)流态條件(jian)較好，相對(dui)容易滿足(zu)換能器的(de)安裝要求(qiu).但是大型(xing)低揚程泵(beng)站的情況(kuang)則不相同(tong).雖然超聲(sheng)波流量計(ji)近年來在(zai)泵站現場(chang)測試中有(you)一些應☁️用(yong)［1］，取得了一(yi)些成果，但(dan)是仍然處(chu)于起步或(huo)探💋索階段(duan).其😄中的難(nan)點主要是(shi)難以選擇(ze)到流速✏️分(fen)布較爲均(jun)勻的測流(liu)斷面.如果(guo)能在保證(zheng)較高精度(du)的前提下(xia)找到合适(shi)的換能器(qi)布設位置(zhi)和布設方(fang)式，如果能(neng)有效地減(jian)少換能㊙️器(qi)安裝對數(shu)以降低現(xian)場測試的(de)工作量和(he)測試成本(ben)，則将有力(li)地推動該(gai)技💯術在泵(beng)站行業的(de)應用，并将(jiang)有效地㊙️促(cu)進我國大(da)型低揚程(cheng)💋泵站🔆的建(jian)設和管♋理(li)水平.
　　采用(yong)兩款超聲(sheng)波流量計(ji)與精度佳(jia)水力機械(xie)試驗台流(liu)量測🔞試📞設(she)備來進行(hang)對比測試(shi)，得到其模(mo)型測試誤(wu)差，從而爲(wei)提高大型(xing)低揚程泵(beng)站流量的(de)測流精度(du)，找到有效(xiao)的方法.
1　時(shi)差式超聲(sheng)波流量計(ji)測流技術(shu)
　　應用超聲(sheng)波流量計(ji)常用的測(ce)量方法爲(wei)傳播速度(du)🔞差法、多普(pu)勒法等.傳(chuan)播速度差(cha)法又包括(kuo)直接時差(cha)👄法、相差法(fa)和頻差法(fa)［6］.時差式超(chao)聲波流量(liang)計的工作(zuo)原理如💞圖(tu)1所示.它利(li)用超聲波(bo)✉️換能器接(jie)收、發射超(chao)聲波，通過(guo)🔴測量超聲(sheng)波在介質(zhi)中的順流(liu)和逆流傳(chuan)😄播時間差(cha)來間接測(ce)量流體的(de)流速，再通(tong)過流速及(ji)斷面情況(kuang)來計算流(liu)量［7，8］.

2　流量(liang)對比測試(shi)
2.1　試驗台與(yu)測試設備(bei)
　　如圖2所示(shi)，效率測試(shi)系統綜合(he)誤差爲±0.39％.該(gai)試驗台于(yu)❤️2025年11月通過(guo)😍由江蘇省(sheng)科技廳組(zu)織的鑒定(ding)，并于200４年通(tong)過國家計(ji)量論證評(ping)審.試驗台(tai)流量測試(shi)設備爲ＤＮ４00型(xing)電磁流量(liang)計，标定精(jing)度爲±0.197％.

2.2　換能(neng)器安裝位(wei)置
　　結合南(nan)水北調東(dong)線工程寶(bao)應泵站［9，10］水(shui)泵裝置模(mo)型試🌈驗♈，模(mo)型比🙇🏻λ＝1∶9.833，對兩(liang)款時差式(shi)超聲波流(liu)量計與試(shi)驗台流量(liang)測試設🌈備(bei)進行了對(dui)比測試.流(liu)量計1采用(yong)10對換能器(qi)，流量計2采(cai)用8對換能(neng)器，安裝位(wei)置示意見(jian)圖👈3.兩款流(liu)量計的廠(chang)商在試驗(yan)前均進行(hang)了進水流(liu)道三維紊(wen)流數㊙️值模(mo)拟，通過計(ji)算，确定在(zai)流态相對(dui)較好的進(jin)水流道内(nei)安裝換能(neng)器，并對安(an)裝位置進(jin)行了優化(hua).

2.3　對比測試(shi)結果
　　試驗(yan)時以試驗(yan)台ＤＮ４00型 電磁(ci)流量計 的(de)測試值作(zuo)爲标準值(zhi)，測試範圍(wei)爲（0.795～1.163）Qｅ（Qｅ爲試驗(yan)泵裝置在(zai)水👨‍❤️‍👨泵葉片(pian)角度爲0°時(shi)的最高效(xiao)率點流量(liang)）.對比測❌試(shi)時，對每個(ge)流量點均(jun)進行了3次(ci)重複測量(liang).表1爲流量(liang)計1和🏃🏻流量(liang)計2單點測(ce)👨‍❤️‍👨試數據記(ji)錄.

　　表2和表(biao)3分别爲流(liu)量計1和流(liu)量計2與試(shi)驗台流量(liang)計對比測(ce)試的誤差(cha)計算，其中(zhong)絕對誤差(cha)爲流量計(ji)測試值與(yu)試🐆驗台測(ce)試值之差(cha)，相對誤差(cha)爲絕對誤(wu)差與試驗(yan)台測試值(zhi)之比，表中(zhong)流量測試(shi)🔴值均爲3次(ci)測量的平(ping)均值.


　　由表(biao)1～表3可知，與(yu)試驗台流(liu)量計實測(ce)值相比，流(liu)量計1和流(liu)量計2的誤(wu)差範圍分(fen)别爲－1.60％～－0.59％及－0.39％～0.18％，最(zui)大相對誤(wu)差分🈲别爲(wei)🤞1.60％和0.39％.兩🔴款流(liu)量計均具(ju)有較高的(de)精度，但流(liu)量計2的流(liu)量測量精(jing)度更高，穩(wen)定性💘更好(hao).
3　結　論
　　近年(nian)來，在國内(nei)開始應用(yong)的時差式(shi)超聲波流(liu)量計，其流(liu)速測量保(bao)證精度一(yi)般爲±0.5％（規則(ze)斷面）.如果(guo)将其應用(yong)🛀于大型低(di)✍️揚程泵站(zhan)，并在進水(shui)流道内布(bu)置換能器(qi)，通過進一(yi)💘步的優🈲化(hua)，還可以達(da)到更高的(de)精度［7］.即使(shi)考慮到換(huan)能器安裝(zhuang)、過流斷面(mian)積測☀️量等(deng)方面的因(yin)素，現場測(ce)試精度仍(reng)可望控制(zhi)在🤩±1.5％以内，可(ke)以滿🐇足泵(beng)站現場測(ce)☎️試的需要(yao)，采用三維(wei)紊流數值(zhi)模拟方法(fa)模拟泵站(zhan)進水流道(dao)内的流場(chang)，不僅可以(yi)優化🈲超聲(sheng)波流量計(ji)換能💋器的(de)安裝位置(zhi)，提高測試(shi)精度🔴，還可(ke)對換能器(qi)的安裝對(dui)數進🌈行優(you)化，從而達(da)到減♍少測(ce)試用換能(neng)器的數量(liang)、減小安裝(zhuang)工作☂️量和(he)測試費用(yong)的目的［7］.
　　時(shi)差式超聲(sheng)波流量計(ji)具有安裝(zhuang)簡單、抗幹(gan)擾能力強(qiang)、阻力損失(shi)小等優點(dian)，可實現流(liu)量的在線(xian)測量，通💃過(guo)對✨大型低(di)揚程泵🐇站(zhan)進水流道(dao)進行三維(wei)紊流數值(zhi)模拟來确(que)定換能器(qi)的安裝方(fang)式，能有效(xiao)地提高流(liu)量測試精(jing)度，從而爲(wei)大型低揚(yang)程泵站🔞提(ti)供一種簡(jian)便可靠，且(qie)具有較高(gao)精度的流(liu)量測試新(xin)方法.

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