摘要:渦輪(lún)流量計 是(shì)測量管道(dao)中流體流(liu)量的常用(yòng)儀器,但其(qí)測量過程(chéng)⛱️中會産生(shēng)附加噪聲(sheng),影響管道(dao)系統中流(liu)體機械流(liú)動噪聲的(de)測量研究(jiū)。在💛離心泵(bèng)流動噪聲(sheng)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(liàng)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(chū)了在流體(ti)機械流😘動(dong)噪聲測量(liàng)過程中消(xiāo)除渦輪流(liú)量計流動(dong)噪聲的💘方(fang)法。
　　渦輪流(liú)量計是管(guǎn)道系統中(zhong)的常用測(ce)量工具,在(zai)流量測量(liang)💃🏻中🌈得到了(le)廣泛應用(yong),但由于其(qi)測量原理(lǐ)是靠渦輪(lun)轉速來對(dui)應管道中(zhong)介質流量(liàng)的大小,因(yīn)此㊙️又不可(kě)避免地🔅由(yóu)于渦輪轉(zhuan)動而産生(shēng)附加噪聲(sheng)。本研究将(jiāng)借助離心(xīn)泵♻️流動噪(zào)聲🔞試驗系(xì)統👄”),對渦輪(lun)流最計産(chǎn)生的👌流動(dòng)噪聲進行(hang)試驗測氧(yang)和分析，研(yan)究其對泵(bèng)閥流噪盧(lú)測氧的影(yǐng)響。
1.渦輪流(liú)量計産生(sheng)流動噪聲(sheng)的機理,
　　渦(wō)輪流量計(jì)是一種速(sù)度式流量(liang)測量儀表(biao),由渦輪流(liú)✏️量傳感器(qi)和顯示儀(yi)表組成江(jiang)。渦輪流量(liàng)傳感器由(you)葉輪動葉(ye)、支🚶‍♀️架、外殼(ke)及磁陽傳(chuan)感器組成(chéng),其原理🌍是(shì)當流體流(liú)經👌傳感器(qì)時,帶動渦(wo)輪旋轉使(shǐ)導磁的葉(yè)片周期性(xìng)地改變檢(jiǎn)測器中磁(ci)路的磁阻(zǔ)值,使通㊙️過(guo)感應線圈(quān)的磁通量(liang)随之變化(hua),在感應線(xiàn)圈的兩㊙️端(duān)即産生出(chu)✔️電脈沖信(xìn)号,在一定(dìng)的流量範(fàn)圍内，該電(diàn)脈沖與流(liu)經渦輪傳(chuán)感器的流(liú)體流量成(chéng)正比。可由(you)❗式(1)表示
 
　　式(shì)中,qv爲體積(jī)流量;ƒ爲渦(wo)輪旋轉産(chan)生的電脈(mò)沖的頻率(lǜ)🈲;C爲儀表常(cháng)㊙️數,由制造(zao)廠給出。
　　渦(wo)輪流量計(jì)具有測量(liang)範圍大、精(jīng)度高、壓力(lì)損失小.等(deng)優點。
　　渦輪(lun)流量計是(shì)一種間接(jie)測量儀表(biǎo),靠渦輪的(de)旋轉快慢(man)對應管道(dao)中介質流(liú)量的大小(xiao)，渦輪葉片(pian)本身的旋(xuán)轉将會産(chǎn)生新🛀🏻的流(liu)動噪聲,類(lei)似于一個(gè)被動旋轉(zhuǎn)的軸流泵(bèng),在葉尖🔆速(su)度遠小于(yu)介質聲速(sù)的情況下(xià),由文獻[3]可(kě)知其産生(shēng)附加噪聲(shēng)的聲功率(lǜ)可用式(2)來(lái)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(jìng);C0爲介質聲(sheng)速。
由式(1)可(kě)知，流量越(yue)大,渦輪的(de)轉速越高(gao)，所産生的(de)電脈沖頻(pin)🈲率也🐪就越(yuè)高;由式(2)可(kě)知，由于渦(wo)輪葉片的(de)轉速提🔞高(gao),其産生的(de)流動噪聲(shēng)的聲功率(lü)也會增大(da)。渦輪流量(liàng)計流動噪(zào)聲的🌏頻譜(pu)主要由離(li)散線譜組(zǔ)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(yàn)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(xi)統上完成(cheng)渦🙇‍♀️輪流💘量(liàng)計✂️流動噪(zao)聲的測最(zui)分析,該系(xi)統由離心(xin)泵、進水管(guǎn)、出水管、閥(fa)門、隔👉盧水(shui)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(cè)量管道内(nèi)的流動噪(zào)🤩聲,該流動(dong)噪聲一部(bu)分米源于(yu)聲源,而另(ling)🈚一部分則(zé)來源于渦(wō)輪流量計(jì)。
3測量方法(fǎ)及試驗結(jié)果分析
　　本(běn)研究采用(yong)兩種方法(fa)對渦輪流(liu)量計流動(dong)噪聲的特(te)性及✏️其對(duì)👉管道流動(dòng)噪聲的影(yǐng)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(shēng)的影響
　　爲(wei)确認渦輪(lun)流量計流(liu)動噪聲的(de)頻譜曲線(xian),設法移去(qu)圖1中的禍(huo)💋輪流量計(jì),此時測量(liàng)得到的頻(pín)譜隻是離(li)心🈲泵流動(dòng)噪聲的頻(pin)譜。
圖2是在(zài)保持管道(dao)中流量不(bú)變的情況(kuàng)下,有、無渦(wō)輪流量計(ji)對✏️管道中(zhōng)水聲信号(hào)頻譜的影(ying)響,實線和(hé)虛線分别(bie)對🔴應有👉、無(wú)渦輪流🙇‍♀️量(liang)計兩種情(qíng)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(ci)渦輪流量(liang)計流動噪(zao)聲💘主要是(shì)由300Hz及其倍(bei)頻線譜組(zu)成。渦輪流(liú)量計的使(shi)用使得管(guǎn)道内總聲(sheng)壓級由169dB上(shang).升至173dB。由此(ci)可見,渦輪(lun)流🥰量計顯(xiǎn)著改變了(le)💔管内流動(dong)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(jiē)管道流體(tǐ)的流量,測(ce)量渦輪流(liú)量計流動(dòng)噪聲如何(he)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(biàn)泵軸的轉(zhuǎn)速。前者隻(zhī)是流量發(fā)生改變,離(lí)心泵線譜(pu)噪盧的頻(pín)率不會發(fa)生變📞化，由(yóu)文獻[4]可知(zhī)，譜值的改(gai)變也不顯(xiǎn)著,而渦輪(lún)流量計流(liú)動噪盧離(li)散線譜的(de)頻率和譜(pǔ)值卻可能(néng)發生😍很大(dà)變化,這㊙️樣(yàng)♻️就能在所(suǒ)測水聲信(xin)号頻譜中(zhōng)确定由于(yu)渦輪流量(liàng)計所導緻(zhi)的流動噪(zào)聲。而後者(zhě)在改變流(liu)量的同時(shi),會使📞得離(lí)心泵流動(dòng)噪聲和渦(wō)輪流量計(jì)的線譜噪(zao)聲都發生(sheng)變化,導緻(zhì)尤法在流(liu)💋動噪聲頻(pín)譜中區分(fèn)兩者的線(xian)譜。因此,本(ben)研究采用(yòng)第1種方法(fa)，保持離👣心(xīn)泵葉輪轉(zhuan)速不變,調(diào)節圖I中閘(zhá)閥1的👅開度(du),使管道中(zhōng)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(liú)量下水聲(sheng)信号的頻(pin)譜進行分(fen)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(shēng)信号的頻(pín)譜♈,圖3中向(xiang)下箭頭所(suǒ)對應的線(xiàn)謂頻率在(zài)管道流量(liang)改✂️變過程(chéng)中🔴沒有發(fā)生改變,隻(zhi)是線譜峰(feng)值發生了(le)微小改變(biàn),由于離心(xin)泵的葉輪(lún)轉速在流(liu)量改變♋過(guò)程中保持(chi)不變,這🈲些(xiē)線譜應該(gai)對應着離(li)心泵的🌍流(liú)動噪聲。圖(tú)3中方框内(nèi)線譜則随(suí)流量🌈改變(bian)發生了明(míng)顯變化,這(zhe)是因爲流(liú)量改變導(dǎo)緻渦輪流(liu)量計的渦(wō)輪轉速發(fa)生了🐪變化(hua)。圖♊3中3個方(fāng)框内的線(xian)譜分别對(duì)應渦輪流(liú)量計所❄️産(chan)生流動噪(zào)聲的基頻(pín)及其倍頻(pín),以300Hz.600Hz及900Hz左右(yòu)爲頻率中(zhōng)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(kàn)出,流量改(gai)變與300Hz附近(jìn)線譜頻率(lǜ)變化基本(ben)成正比關(guan)系，由于渦(wō)輪流量計(ji)流動噪聲(sheng)的線譜頻(pin)率與式(1)中(zhōng)的🎯電脈沖(chòng)頻率成正(zhèng)比，流量與(yu)頻率之間(jiān)的關系對(dui)應式(1)的描(miao)述。
 
　　從圖3可(ke)以得出渦(wō)輪流量計(ji)流動噪聲(sheng)的頻譜特(te)性,随流量(liàng)💛的增大，線(xian)譜頻率向(xiang)高頻移動(dong),且峰值逐(zhu)漸增加,這(zhe)與式(1)和式(shi)(2)所📧描述的(de)渦輪流量(liàng)計流動噪(zào)聲線譜的(de)頻率及聲(shēng)壓級與流(liú)量㊙️的對應(ying)🌍關系基本(běn)一緻,流量(liàng)增大,渦輪(lún)轉速提高(gāo),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(zai)離心泵流(liu)動噪聲試(shì)驗系統上(shàng)對渦輪流(liu)❄️量計産生(sheng)的💰流動噪(zao)聲進行了(le)測量分析(xī),搞清了其(qí)☁️聲學特性(xìng)。渦輪流量(liàng)計會🔴對管(guan)内流動噪(zao)聲的頻譜(pǔ)特性産生(shēng)顯著🈲影響(xiǎng)。随流量增(zeng)大,渦輪流(liu)量計産生(shēng)☔的流動噪(zao)聲頻率增(zeng)高,聲壓級(jí)增大。在管(guǎn)道流噪聲(shēng)的測量試(shì)驗中,爲消(xiāo)除渦👨‍❤️‍👨輪流(liu)量計的🤞流(liú)動噪聲,叮(ding)依據其頻(pín)譜🌂特性,應(ying)用信号處(chù)🐆理的方法(fǎ)濾除其噪(zào)聲。若要完(wán)全消除渦(wo)輪流量計(ji)流動噪聲(shēng)的影響,可(kě)改變渦輪(lun)流量計測(cè)量位置,将(jiāng)其安裝🔅在(zài)圖1所示的(de)😄“新位置"處(chu),試驗系統(tong)中的隔聲(sheng)水罐可以(yǐ)有效隔離(lí)渦輪流量(liàng)計産生的(de)流動噪聲(sheng)。

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