摘要:渦輪(lún)流量計 是測量(liang)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(dao)系統中流體機(ji)械流動噪聲✂️的(de)測量研💰究。在離(lí)心泵流動噪聲(sheng)試驗系統上對(duì)渦輪流✊量計測(cè)量過程中産生(sheng)的附加噪聲進(jìn)行了測量分析(xī),搞❗清了其聲學(xue)特性及其對流(liú)體📱機械流動噪(zào)聲測量的影響(xiǎng)，提出了在😘流體(tǐ)機械流🥰動噪聲(shēng)測量過程中消(xiāo)除渦輪流量計(ji)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(gong)具,在流量測量(liang)中🈲得到了廣泛(fan)應用,但由于其(qi)測量原理是靠(kào)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(mian)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(xì)統”),對渦輪流⭕最(zui)計産生的流動(dong)噪聲進行試驗(yàn)測氧和分析，研(yán)究☎️其對泵閥流(liú)噪盧測氧的影(ying)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(liàng)儀表,由渦輪流(liu)量傳感器和顯(xiǎn)示儀表組成江(jiāng)。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(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(ci)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(xian)圈的兩端即産(chǎn)生出電脈沖信(xìn)号,在一定的流(liu)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(shì)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(jì)具有測量範圍(wei)大、精度高、壓力(lì)損失小.等㊙️優✨點(dian)。
　　渦輪流量計是(shì)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(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(lèi)似于一個被動(dòng)💋旋轉的軸流泵(beng)🐕,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(shēng)附加噪聲的聲(shēng)功率可用式(2)來(lái)描述
 
式中,WD爲渦(wo)輪旋轉輻射的(de)聲功率;K爲比例(lì)系數;ρ0爲介💞質的(de)密度;U爲葉尖速(sù)度;D爲葉尖直徑(jing);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(ye)就越高;由式(2)可(kě)知，由于渦輪葉(yè)片的轉🐪速提高(gāo),其産生的流動(dong)噪聲的聲功率(lǜ)也會增大。渦輪(lun)流量💜計流動噪(zào)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(shang)完成渦輪流量(liàng)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(fá)門、隔盧水罐及(jí)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(guǎn)道内的流動噪(zao)⛹🏻‍♀️聲,該流動噪聲(sheng)一部分米源于(yú)聲源,而另一部(bù)分則來👄源于渦(wō)輪流量計。
3測量(liàng)方法及試驗結(jie)果分析
　　本研究(jiū)采用兩種方法(fa)對渦輪流量計(ji)流動噪聲的特(tè)性及其㊙️對管道(dào)流動噪聲的影(yǐng)響進行測量分(fen)析。
3.1渦輪流量計(ji)對管道中流動(dong)噪聲的影響
　　爲(wèi)确認渦輪流量(liàng)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(pín)譜隻是🐆離心泵(bèng)流動噪聲的頻(pin)譜。
圖2是在保持(chi)管道中流量不(bu)變的情況下,有(yǒu)、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(kàn)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(pǔ),因此渦輪流量(liang)計流動噪聲♊主(zhǔ)要是由300Hz及其倍(bei)頻線譜組成。渦(wō)輪流量計的使(shi)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(nei)流動噪聲的頻(pin)譜特性和聲🙇‍♀️壓(ya)級的高低。
 
3.2渦輪(lún)流量計流動噪(zào)聲的特性
　　調節(jiē)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(bian)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(fā)生⭐改變,離心泵(bèng)線譜噪盧的頻(pín)率不會發生變(bian)化，由文獻[4]可知(zhī)，譜值的改變也(yě)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(què)可能發生📐很大(da)變化,這樣😘就能(néng)在所測水✂️聲信(xìn)号頻譜中确定(dìng)由于渦輪流量(liang)計所導緻的流(liú)動噪聲。而後者(zhe)在改變🈲流量的(de)同時,會使得離(lí)心泵流動噪聲(shēng)🐅和渦輪流量計(ji)的線譜噪聲都(dou)發生變化,導緻(zhi)尤法在流動噪(zao)聲頻譜中區分(fen)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(tú)I中閘閥1的開度(dù)🈲,使管道中的流(liu)量發生變化,在(zài)圖1中測量位置(zhì)記錄水聲📱信号(hao),對不同流量下(xia)水聲信号的頻(pin)譜進行分析比(bi)較。
 
　　圖3是不同流(liu)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(pín)率在管道流量(liang)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(bian),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(xie)線譜應該對應(ying)着離心泵的💁流(liú)動噪聲。圖🆚3中方(fāng)框内線譜則随(sui)流量改變發生(sheng)了明顯變化,這(zhè)是因爲流量改(gǎi)變導緻渦輪流(liú)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(dui)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(yòu)爲頻率中✍️心。
　　選(xuan)擇300Hz頻率對應的(de)方框，研究方框(kuang)内各線譜頻率(lǜ)與流量🈲的👈對🔞應(yīng)關系,從圖3可看(kàn)出,流量改變與(yǔ)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(dòng)噪聲的線譜頻(pín)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(dòng)噪聲的頻譜特(te)性,随流量的增(zeng)大，線譜頻率向(xiang)高頻移動,且峰(feng)值逐漸增加,這(zhe)與式(1)和⁉️式(2)所描(miao)述的渦輪流量(liang)計流動噪聲線(xiàn)譜的頻率及聲(shēng)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(gao),流動噪聲頻率(lü)升高,聲💃🏻壓級增(zēng)高。
4結束語
　　本研(yán)究在離心泵流(liú)動噪聲試驗系(xi)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(qīng)了其聲學特性(xìng)。渦輪🌈流量計會(huì)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(ji)⚽增大。在管📐道流(liú)噪聲⭐的測量試(shi)驗中,爲消除渦(wō)輪流量計的⁉️流(liú)動噪聲,叮依據(jù)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(yǐng)響,可改變渦輪(lun)流量計測量位(wèi)置,将其安裝在(zai)圖1所示的“新位(wei)置"處⭐,試驗系統(tǒng)中的隔聲🌈水罐(guan)可以有效隔離(lí)✊渦輪流量計産(chǎn)生的流動噪聲(shēng)。

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