摘　要(yào)：針對大型低揚程(cheng)泵站進水流道斷(duan)面形狀及流🍉态變(biàn)化複雜，難以選擇(zé)時差式超聲波流(liú)量計 測流斷面的(de)實際情況，提出可(kě)通過對進水流道(dao)進🈲行數值♍模🧡拟來(lai)确定并優化超聲(shēng)波流量計換能器(qì)的安💋裝位置，并對(dui)換能器的安裝對(dui)數進行優化.結合(hé)南水北調東線工(gong)程寶應泵站水泵(beng)🎯裝置模型試驗，對(duì)兩款時差式超聲(sheng)波流量計 與高精(jing)度水力機械試驗(yan)台流量測試設備(bei)進行了對✏️比測試(shi).結果表明，兩款流(liú)量計最大相對誤(wu)差分别爲1.60％和0.39％，均具(ju)有較高的測試精(jīng)度，穩定性也較好(hao)，能滿足泵站現場(chang)測試的🐕精度要求(qiú).
　　大型低揚程泵站(zhan)在我國的平原地(di)區應用廣泛，在☀️農(nong)田灌溉排水、城市(shi)防洪、跨流域調水(shui)等方面發揮了重(zhong)要作用.由于這類(lei)泵站一般帶有形(xíng)狀較爲複🐉雜的進(jin)💚出水流✊道，不同🚶‍♀️運(yun)行工況下流🌍道内(nèi)的水流流動情況(kuàng)也很複雜，因此，利(lì)用泵裝置自身條(tiao)件布🌂置測流設備(bei)來進行泵流🥵量測(ce)量，往往難以滿足(zú)測🔆試設備所要求(qiú)的斷面流速分⭕布(bù)均勻或漸變🐅流的(de)條件，從而影響到(dào)測試精度.目前，泵(beng)站測流常用的方(fang)法有流速儀法、鹽(yan)水濃度法、五孔探(tàn)針法、差壓計💯法等(děng)［1－5］.這些方法在測試(shì)精度、安裝的繁簡(jiǎn)程度✌️、測試‼️工作量(liang)大小等方♈面各有(you)☔特色，但至今尚沒(mei)有一種公認的既(ji)簡便可靠，又具⭕有(you)較高精度的測試(shì)方法⁉️.這一現狀在(zài)一定程度上影響(xiang)了大型低揚程泵(beng)站的技術進步和(he)科學管理.
　　近年來(lai)，時差式超聲波流(liú)量計測流技術有(yǒu)了很大的發展，并(bìng)⛹🏻‍♀️在水電站行業的(de)現場測試中有了(le)較好的應用.這是(shì)由于水電站一般(ban)有較長的直段輸(shu)水💰管道，斷面形狀(zhuàng)👄較爲規則，因此其(qi)流态條件較好，相(xiàng)對容易滿足換能(neng)器的安裝要求.但(dan)是大型低揚程🤩泵(beng)站的情況則不相(xiang)同.雖然超聲波流(liu)量計近年來在泵(beng)站現場測試中有(you)一些應用［1］，取得了(le)一些成果📞，但是仍(réng)然✉️處于起步或探(tàn)索階段.其中的難(nán)點主要是難以選(xuǎn)擇到流速🍉分布較(jiào)爲均勻的✂️測流斷(duàn)面.如果能在保證(zhèng)較高精度的前提(ti)下找到合适的換(huàn)能器布設位置和(hé)布設方式，如果能(neng)有效地👄減少換能(neng)器安裝對數以降(jiang)低現場測❌試的工(gong)作量和測試成💃本(běn)，則将有力地推動(dong)該技術在泵站行(háng)業的應用，并将有(you)效地促進我國大(da)型低揚程泵站的(de)建設和管理水平(píng).
　　采用兩款超聲波(bō)流量計與精度佳(jiā)水力機械試驗台(tái)流量測試設備來(lai)進行對比測試，得(dé)到其模型測試誤(wù)😄差，從而爲㊙️提高大(dà)型低揚程泵站流(liu)量的測流精度，找(zhao)到有效的方法.
1　時(shi)差式超聲波流量(liang)計測流技術
　　應用(yòng)超聲波流量計常(cháng)用的測量方法爲(wèi)傳播速度🚶‍♀️差法、多(duō)普勒法等.傳播速(sù)度差法又包括直(zhi)接時差👌法、相差法(fa)和頻差法［6］.時差式(shi)超聲波流量計的(de)工作原理如圖1所(suǒ)示.它利用超聲波(bō)換能器接收、發射(she)超聲波，通過測量(liàng)超聲波在介質中(zhōng)的順流和逆流傳(chuán)🧡播時間差來間接(jiē)測量流體的流速(su)，再通過流速及斷(duàn)面情況來計🥰算流(liú)量［7，8］.

2　流量對比測試
2.1　試(shi)驗台與測試設備(bèi)
　　如圖2所示，效率測(cè)試系統綜合誤差(cha)爲±0.39％.該試驗台于2025年(nian)12月通㊙️過由🌈江蘇省(shěng)科技廳組織的鑒(jiàn)定，并于200４年通過國(guó)家計量論證評🌍審(shěn).試驗台流量測試(shi)設備爲ＤＮ４00型電磁流(liu)量計，标定精度🏃🏻爲(wèi)±0.197％.

2.2　換能器安裝位置(zhì)
　　結合南水北調東(dōng)線工程寶應泵站(zhàn)［9，10］水泵裝置模型試(shi)💚驗，模型比λ＝1∶9.833，對兩款(kuǎn)時差式超聲波流(liú)量計與試驗🌏台流(liú)量測試設備進行(háng)了對比測試.流量(liang)計1采用10對換能器(qi)，流量計😍2采用8對換(huan)能器，安裝位置示(shì)意見圖㊙️3.兩款流量(liàng)計的廠商在試驗(yàn)前均進行了進水(shuǐ)流道三維紊流數(shu)值模拟，通過計算(suàn)，确定在流态相對(dui)較好的進水流道(dao)内安裝換能器，并(bing)對安裝位置進行(hang)❌了優化.

2.3　對比測試(shi)結果
　　試驗時以試(shi)驗台ＤＮ４00型 電磁流量(liàng)計 的測試值作爲(wei)标準值，測試範圍(wéi)爲（0.795～1.163）Qｅ（Qｅ爲試驗泵裝置(zhi)🈲在水泵💜葉📞片角度(dù)爲0°時的最高效率(lǜ)點流量）.對比測試(shì)時，對每個流量點(dian)均進行了3次重複(fú)測量.表1爲流🛀量計(ji)1和流量計2單點測(cè)🆚試數據記錄.

　　表2和(hé)表3分别爲流量計(ji)1和流量計2與試驗(yan)台流量計🌈對比測(ce)試的誤差計算，其(qi)中絕對誤差爲流(liu)量計測☂️試值與試(shi)驗台測試值之差(cha)，相對誤差爲絕對(duì)誤差與試驗台測(ce)試值之比，表中流(liu)量測試值均爲3次(ci)測量的平均值.


　　由(yóu)表1～表3可知，與試驗(yan)台流量計實測值(zhí)相比，流量計1和流(liu)量計2的誤差範圍(wéi)分别爲－1.60％～－0.59％及－0.39％～0.18％，最大相(xiàng)對誤差分⁉️别爲1.60％和(he)0.39％.兩款流量計均具(jù)有較高的精度，但(dàn)流量計2的流量測(ce)量精度更高，穩定(dìng)性更好.
3　結　論
　　近年(nian)來，在國内開始應(ying)用的時差式超聲(shēng)波流量計，其流速(su)測🐪量保證精度一(yi)般爲±0.5％（規則斷面）.如(ru)果将其🌐應用于大(dà)型低揚程🎯泵站🔴，并(bing)在進水流道内布(bù)置換能器，通🏃🏻過進(jin)一☁️步的優化，還可(ke)🔴以達到⭐更高的精(jīng)度❤️［7］.即使考慮到換(huan)能器🤞安裝、過流斷(duàn)面積測量等方面(miàn)的因素，現場測試(shi)精度仍🎯可望控制(zhì)在±1.5％以内，可以滿🏃‍♀️足(zú)泵站現場測🌈試的(de)需要，采用三維紊(wěn)流數值模拟方法(fǎ)模拟泵站進💔水流(liú)道🔴内的流場，不僅(jǐn)可以優化超聲波(bō)流量計換能器的(de)安裝位置，提高測(ce)試精度，還可對換(huan)能器的安裝對數(shu)進❓行優化，從而達(da)到減㊙️少測試用換(huàn)能器的數量、減小(xiǎo)安裝工作量和測(ce)試費用的目的［7］.
　　時(shi)差式超聲波流量(liàng)計具有安裝簡單(dan)、抗幹擾能力強、阻(zǔ)力損失小等優點(diǎn)，可實現流量的在(zai)線測量，通過對大(dà)型低揚程泵站進(jin)水流道進行三維(wéi)紊流數值模拟🎯來(lái)确定✔️換能器的安(an)裝方式，能有效地(di)提高流量測試精(jīng)度，從而爲大型低(dī)揚程泵站提供一(yī)種簡便可靠，且⛱️具(ju)有較高精度的流(liú)量測試新方法.

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