摘要:渦輪(lún)流量計 是(shi)測量管道(dao)中流體流(liu)量的常用(yòng)儀器,但其(qí)測量過程(cheng)中🏃‍♀️會産♈生(shēng)🔅附加噪聲(shēng),影響管道(dào)系統中流(liú)體機械流(liú)動噪聲的(de)測🏃量研究(jiu)。在離心泵(bèng)流動噪聲(shēng)試驗系統(tong)上對渦輪(lún)流量計測(cè)量過程中(zhong)産生的附(fù)加噪聲進(jìn)行了測㊙️量(liang)分析,搞清(qīng)了其聲學(xue)特性及其(qí)對流體機(ji)械流動噪(zào)🔞聲測量的(de)影響，提出(chu)了在流體(ti)機械流動(dòng)噪聲測量(liàng)過程中消(xiāo)除渦輪流(liu)量計流動(dòng)噪聲的方(fang)法。
　　渦輪流(liú)量計是管(guǎn)道系統中(zhong)的常用測(cè)量工具,在(zài)流量測量(liàng)中得到了(le)廣泛應用(yong),但由于其(qí)測量原理(li)是靠渦輪(lun)轉⭐速來對(dui)應管道中(zhōng)介質流量(liàng)的大小,因(yin)此又不可(ke)避免地由(yóu)于渦輪轉(zhuǎn)動而産生(sheng)附加噪聲(shēng)。本研究将(jiāng)借㊙️助離心(xin)泵流動噪(zào)聲試驗系(xì)統🍉”),對渦輪(lun)流最計産(chan)生的流動(dong)噪聲進行(háng)試驗測氧(yang)和分析，研(yán)究✉️其對泵(beng)閥流噪盧(lú)測氧的影(ying)響。
1.渦輪流(liú)量計産生(sheng)流動噪聲(sheng)的機理,
　　渦(wo)輪流量計(jì)是一種速(su)度式流量(liàng)測量儀表(biao),由渦輪流(liu)量傳感⁉️器(qì)和顯示儀(yí)表組成江(jiāng)。渦輪流量(liàng)傳感器🌍由(yóu)葉輪動葉(yè)、支架、外🔞殼(ke)及磁陽傳(chuán)感器組成(cheng),其原理是(shi)當流體流(liu)經傳感器(qi)時,帶動渦(wo)輪旋轉使(shi)導磁的葉(yè)片周期🌈性(xing)地改變檢(jian)測器中磁(ci)路的磁阻(zǔ)值,使通過(guo)感應線圈(quan)的磁通量(liang)随之變化(hua),在感應線(xiàn)圈的兩端(duan)即産生出(chu)電脈沖信(xin)号,在一定(dìng)的流量範(fan)圍内，該電(dian)脈沖與流(liú)經渦輪傳(chuán)感器的流(liu)體流量成(cheng)正比。可由(yóu)式(1)表示
 
　　式(shì)中,qv爲體積(jī)流量;ƒ爲渦(wō)輪旋轉産(chǎn)生的電脈(mò)沖的頻率(lü)💔;C爲儀表常(chang)數,由制造(zao)廠給出。
　　渦(wō)輪流量計(jì)具有測量(liàng)範圍大、精(jing)度高、壓力(li)損失小.等(deng)優♌點🔴。
　　渦輪(lún)流量計是(shì)一種間接(jie)測量儀表(biao),靠渦輪的(de)旋轉快👉慢(màn)對🌍應管道(dào)中介質流(liú)量的大小(xiao)，渦輪葉片(piàn)本身的旋(xuán)🌐轉将會産(chan)生新的流(liú)動噪聲,類(lèi)似于一個(gè)被動旋轉(zhuǎn)的軸流泵(bèng)🔴,在葉尖速(sù)度遠小于(yu)介質聲速(su)的情🌐況下(xia),由文獻[3]可(ke)知其産生(shēng)附加噪聲(sheng)的聲功率(lü)可用式(2)來(lai)描述
 
式中(zhong),WD爲渦輪旋(xuán)轉輻射的(de)聲功率;K爲(wèi)比例系數(shù);ρ0爲介質的(de)密度;U爲葉(ye)尖速度;D爲(wei)葉尖直徑(jing);C0爲介質聲(sheng)速。
由式(1)可(ke)知，流量越(yuè)大,渦輪的(de)轉速越高(gāo)，所産生的(de)電脈沖🔞頻(pín)率也就越(yuè)高;由式(2)可(ke)知，由于渦(wō)輪葉片的(de)轉☎️速提高(gao),其産生的(de)流動噪🔞聲(sheng)的聲功率(lǜ)也會增大(da)。渦輪流量(liàng)🚩計流動噪(zao)聲的🚶‍♀️頻譜(pǔ)主要由離(lí)散線譜組(zu)成，随着流(liú)量的增大(dà)，頻率将提(ti)高🐉,譜值将(jiang)增大。
 
2試驗(yan)測量系統(tǒng)
　　在如圖1所(suǒ)示的離心(xīn)泵流動.噪(zào)聲試驗系(xì)統上完成(cheng)渦輪流量(liang)計流動噪(zào)聲的測最(zui)分析,該系(xi)統由離心(xīn)泵、進水管(guan)、出水管、閥(fa)門、隔🈲盧水(shuǐ)罐及水箱(xiang)等部分組(zǔ)成。在圖1所(suǒ)示的測量(liang)位置應用(yòng)水聽器測(ce)量管道内(nei)🏃的流動噪(zào)聲,該流動(dong)噪聲一部(bu)👄分米源于(yu)聲源,而另(lìng)一部分則(zé)來源于渦(wo)輪流量計(ji)。
3測量方法(fa)及試驗結(jie)果分析
　　本(běn)研究采用(yong)兩種方法(fa)對渦輪流(liú)量計流動(dong)噪聲的特(te)性及其對(duì)管道流動(dòng)噪聲的影(ying)響進行測(cè)量分析。
3.1渦(wo)輪流量計(jì)對管道中(zhōng)流動噪聲(sheng)的影響
　　爲(wei)确認渦輪(lún)流量計流(liu)動噪聲的(de)頻譜曲線(xiàn),設法移去(qu)圖1中的✊禍(huo)輪流量計(ji),此時測量(liàng)得到的頻(pín)譜隻是離(lí)心🛀🏻泵流❗動(dòng)噪聲的頻(pin)譜♉。
圖2是在(zai)保持管道(dao)中流量不(bu)變的情況(kuang)下,有、無渦(wo)輪流量計(ji)對管道中(zhōng)水聲信号(hao)頻譜的影(ying)響,實線和(he)虛🤩線分别(bié)對應有、無(wu)渦輪流量(liang)計兩種情(qing)況。可以看(kàn)出渦輪流(liú)量計的存(cun)在使管道(dào)中流動噪(zao)聲的頻譜(pǔ)圖中增加(jia)了100Hz、600Hz和900Hz處的(de)線譜,因此(cǐ)渦輪流量(liang)計流動噪(zao)聲主要是(shi)由300Hz及其倍(bei)頻線譜💋組(zǔ)成。渦輪流(liu)量計的使(shi)用使得管(guǎn)道内總聲(shēng)壓級由169dB上(shang).升至173dB。由此(cǐ)可見,渦輪(lún)流量計顯(xian)著改變了(le)管内流動(dòng)噪聲的頻(pin)譜特性和(he)聲壓⛷️級的(de)高低。
 
3.2渦輪(lún)流量計流(liú)動噪聲的(de)特性
　　調節(jie)管道流體(tǐ)的流量,測(cè)量渦輪流(liú)量計流動(dong)噪聲☀️如何(hé)随🏃流量變(biàn)化。流量調(diào)節的方法(fǎ)有兩種:一(yī)是改變閘(zhá)👈閥1的開度(dù);二是改變(bian)泵軸的轉(zhuan)速。前者隻(zhi)是流量發(fa)生改變,離(lí)心泵線♻️譜(pǔ)噪盧的頻(pin)率不會發(fa)生變㊙️化，由(yóu)文獻[4]可知(zhi)，譜值的改(gǎi)變也不顯(xian)著,而渦輪(lun)流量計流(liú)動噪盧離(li)散線譜的(de)頻率和譜(pu)值卻可能(neng)發生很大(dà)變化,這♌樣(yang)就能在所(suǒ)測水聲信(xìn)号頻譜中(zhōng)确定由于(yu)渦輪流量(liang)計所導緻(zhi)的流動噪(zao)聲。而後者(zhe)在改變✉️流(liu)量的同時(shi),會使得離(lí)心泵流動(dòng)噪聲和渦(wo)輪流量計(ji)的線譜噪(zao)聲都發生(shēng)變化🔞,導緻(zhi)尤法在流(liu)動噪👄聲頻(pín)譜中區分(fen)兩‼️者的線(xiàn)譜。因此,本(ben)研究采用(yòng)第1種方法(fa)，保持離心(xin)泵葉輪轉(zhuǎn)速不變,調(diao)節圖I中閘(zhá)閥1的✏️開度(du),使管道中(zhong)的流量發(fa)生變化,在(zài)圖1中測量(liang)位置記錄(lu)水聲信号(hao),對不同流(liu)量下水🚶‍♀️聲(sheng)信号的頻(pín)譜進行分(fèn)析比較。
 
　　圖(tu)3是不同流(liu)量情況下(xià),測量位置(zhì)測得水聲(sheng)信号的頻(pín)譜,圖3中🏃‍♀️向(xiang)下箭頭所(suǒ)對應的線(xian)謂頻率在(zài)管道流量(liang)改變過程(cheng)中沒有發(fa)生改變,隻(zhi)是線譜峰(fēng)值發生了(le)微小改變(biàn),由于離心(xīn)泵的葉🈲輪(lun)轉速在流(liu)量改變過(guo)程中保持(chí)不變,這些(xie)線譜應該(gāi)對應着離(lí)心泵的流(liú)動噪聲。圖(tu)3中方框内(nei)線譜則随(suí)流量改變(biàn)發生了♈明(ming)顯變化,這(zhè)是♻️因爲流(liu)量改變導(dǎo)緻渦輪流(liú)量計的渦(wo)輪轉速發(fā)生了變化(huà)。圖3中3個方(fang)框🐪内的線(xiàn)譜分别對(duì)應渦輪流(liu)量計所産(chǎn)生流動噪(zào)聲的基頻(pin)及其倍🔴頻(pín),以300Hz.600Hz及900Hz左右(you)爲頻率中(zhong)心。
　　選擇300Hz頻(pín)率對應的(de)方框，研究(jiū)方框内各(ge)線譜頻率(lü)與🔞流量的(de)對應關系(xì),從圖3可看(kan)出,流量改(gǎi)變與300Hz附近(jin)線譜頻率(lǜ)變化基本(ben)成正比關(guān)系，由于渦(wō)輪流量計(jì)流🔞動噪聲(shēng)的線譜頻(pin)率與式(1)中(zhong)的電脈沖(chòng)頻率成正(zheng)比，流量與(yǔ)頻率之間(jian)的關系對(dui)應式(1)的描(miao)述。
 
　　從圖3可(kě)以得出渦(wo)輪流量計(jì)流動噪聲(sheng)的頻譜特(tè)性,随流量(liàng)的增大，線(xian)譜頻率向(xiang)高頻移動(dong),且峰值逐(zhú)漸增加,這(zhe)與式(1)和式(shì)(2)所描述的(de)渦輪流量(liang)計流動噪(zào)聲線譜的(de)頻率及聲(shēng)壓級與流(liu)量的對應(yīng)關系基本(běn)一緻,流量(liang)增大,渦輪(lun)轉速提高(gao),流❄️動噪聲(shēng)頻率升高(gao),聲壓級增(zeng)高。
4結束語(yǔ)
　　本研究在(zài)離心泵流(liu)動噪聲試(shi)驗系統上(shang)對渦輪流(liú)量計産生(shēng)㊙️的流動噪(zào)聲進行了(le)測量分析(xī),搞清了其(qi)聲學特性(xìng)。渦輪流量(liang)計會對管(guan)内流動噪(zào)聲的頻譜(pu)特性産生(sheng)顯著影響(xiang)。随流量增(zēng)大,渦輪流(liú)量計産生(sheng)的流動噪(zào)🤟聲頻率增(zeng)高,聲壓級(jí)增大。在管(guan)道流噪聲(shēng)的測量試(shi)驗☎️中,爲消(xiāo)除渦輪流(liú)量計的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流(liú)動噪聲,叮(dīng)依據其頻(pín)譜特性,應(yīng)用信号處(chù)理的方法(fǎ)濾除🥵其噪(zào)聲。若要完(wán)全消除渦(wō)輪流量計(ji)流動噪聲(shēng)的影響,可(ke)改🆚變渦輪(lún)流量計測(cè)🚶‍♀️量位置,将(jiang)其安裝在(zai)圖1所示的(de)“新位置"處(chu),試驗系統(tǒng)中💛的隔聲(sheng)水罐可以(yǐ)有效隔離(li)渦輪流量(liang)計産生的(de)流動噪聲(shēng)。

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