摘要:渦輪(lun)流量計 是測量(liang)管道中流體流(liú)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(duì)渦輪流量計測(ce)量過程中産生(shēng)的附加噪聲進(jin)行了測量分析(xi),搞清了其聲學(xue)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(ti)機械流動噪聲(sheng)測量🙇‍♀️過程中消(xiao)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(liàng)中得到了廣泛(fan)應用,但由于其(qí)測量原理是靠(kao)渦🔅輪轉速來✂️對(dui)應管道中介質(zhi)流量的大小,因(yin)此又不可避免(miǎn)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(liú)動噪聲試驗系(xi)統”),對渦輪流最(zui)計産生的流動(dòng)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(ji)産生流動噪聲(shēng)的機理,
　　渦輪流(liú)量計是一種速(su)度式流量測量(liang)儀表,由渦輪🌐流(liú)量🤞傳‼️感器和顯(xian)示儀表組成江(jiang)。渦輪流量傳感(gǎn)器由葉輪動葉(yè)、支架、外殼及磁(cí)陽傳感器組成(chéng),其原理是當流(liu)🌏體流經傳感器(qì)時,帶動渦輪旋(xuan)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(quan)的磁通量随之(zhī)變化,在感應線(xiàn)圈的兩端即産(chan)生出電脈沖信(xìn)号,在一定的流(liú)量範圍内，該♉電(diàn)脈沖與流經渦(wō)輪傳感器的流(liú)體流量成正比(bǐ)。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(gěi)出。
　　渦輪流量計(ji)具有測量範圍(wei)大、精度高、壓力(lì)損失小.等💚優⭐點(diǎn)✔️。
　　渦輪流量計是(shì)一種間接測量(liang)儀表,靠渦輪的(de)旋轉快✨慢對應(yīng)管道中介質流(liu)量的大小，渦輪(lún)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(bèng),在葉尖速度遠(yuan)🏒小于介質聲速(sù)的情況下,由文(wén)獻[3]可知其産生(sheng)附加噪聲的聲(shēng)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(jìng);C0爲介質聲速。
由(you)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(gao),其産生的流動(dong)噪🧡聲的聲功率(lü)也會增大。渦輪(lún)流量計流動☁️噪(zao)聲的頻譜主要(yào)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(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(shàng)完成渦輪流量(liang)㊙️計流動噪聲的(de)測最分析,該系(xì)統由離心泵、進(jin)🏃🏻水管、出水管、閥(fá)💯門、隔盧水罐及(ji)水箱等部分組(zǔ)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(bù)分則來源于渦(wō)輪流量計。
3測量(liang)方法及試驗結(jie)果分析
　　本研究(jiū)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(yǐng)響進行測量分(fèn)析。
3.1渦輪流量計(jì)對管道中流動(dòng)噪聲的影響
　　爲(wei)确認渦輪流量(liang)計流動噪聲的(de)頻譜曲線,設法(fa)移去圖1中的♌禍(huò)❤️輪流量計,此時(shí)測量得到的頻(pin)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(bú)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(ying)響,實線和虛線(xian)分别對😄應有、無(wú)渦輪流量計兩(liǎng)種情況。可以看(kan)出💛渦輪流量計(jì)的存在使管道(dao)中流動噪聲的(de)頻譜圖中增加(jia)了100Hz、600Hz和900Hz處的線譜(pu),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(jian),渦💃🏻輪流量計顯(xian)著改變了管内(nèi)流動噪聲的頻(pín)譜特性和聲壓(yā)級的高低。
 
3.2渦輪(lun)流量計流動噪(zào)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(sheng)如何随流量變(biàn)化。流量調節的(de)方法有兩種:一(yī)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(bèng)線譜噪盧的頻(pin)率不會發生變(biàn)化，由文獻[4]可知(zhi)，譜值的改變也(ye)不顯著,而渦輪(lún)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(da)變化,這樣🏃🏻‍♂️就能(neng)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(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(zào)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(liu)量發生變化,在(zài)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(pin)譜進🔅行分析比(bǐ)較。
 
　　圖3是不同流(liu)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(liang)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(biàn),由于離心泵的(de)葉🈲輪轉速在流(liú)量改變👈過程中(zhong)保持不變,這些(xiē)線譜應💯該對應(yīng)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(sheng)了明顯變化,這(zhe)是📞因爲流量改(gai)變導緻渦輪流(liú)量計的渦輪轉(zhuan)速發生了變化(hua)。圖🈲3中3個方框内(nèi)的線譜分别👉對(dui)👣應渦輪流量計(jì)所産生流動噪(zào)聲的基頻及其(qi)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(lü)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(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(dian)脈沖💜頻率成正(zheng)比，流量與頻率(lǜ)之間的關系對(duì)應🌏式(1)的描述。
 
　　從(cong)圖3可以得出渦(wo)輪流量計流動(dong)噪聲的頻譜特(tè)性,随流量的增(zēng)♈大，線譜頻率向(xiang)高頻移動,且峰(fēng)值逐漸💜增加,這(zhe)與式(1)和式(2)所描(miao)述的渦輪流量(liàng)計流動噪聲線(xiàn)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(da),渦輪轉速提高(gāo),流動噪聲頻率(lǜ)升高,聲☔壓級增(zeng)高。
4結束語
　　本研(yan)究在離心泵流(liu)動噪聲試驗系(xì)統上對渦輪流(liú)🥵量計⛱️産生🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的流(liu)動噪聲進行了(le)測量分析,搞清(qīng)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(xing)産生顯著影響(xiǎng)。随流量增👈大,渦(wo)輪流量計産生(shēng)的流動噪聲頻(pín)率增高,聲壓級(jí)增大。在管📞道流(liu)噪聲的測量試(shì)驗中,爲消除渦(wo)㊙️輪流量計的流(liu)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(xiao)除渦輪流量計(ji)流動🚩噪聲的影(yǐng)響,可改🤟變渦輪(lún)流量計測量位(wèi)置,将其安裝💃🏻在(zài)圖1所示的“新位(wèi)置"處,試驗系統(tǒng)中的隔聲水罐(guàn)可以有效🐇隔離(li)渦輪流量計産(chǎn)生的流動⛹🏻‍♀️噪聲(shēng)。

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