摘要:渦輪(lún)流量計 是(shì)測量管道(dào)中流體流(liu)量的常用(yòng)儀器,但其(qi)測量過程(chéng)中會産生(sheng)🌈附加噪聲(sheng),影響管道(dào)系統中流(liú)體機械流(liu)動噪聲⛹🏻‍♀️的(de)測量研究(jiū)。在🏃🏻‍♂️離心泵(bèng)流動噪聲(shēng)試驗系統(tong)上對渦輪(lun)流🤩量計測(ce)🈲量過程中(zhong)産生的附(fu)加噪聲進(jin)行了測量(liang)分析,搞清(qing)了其聲學(xué)特性及其(qi)對流體機(jī)械流動噪(zao)🎯聲測量的(de)影響，提出(chū)了在流體(ti)機械流🔴動(dong)噪聲測量(liang)過程中消(xiāo)除渦輪♻️流(liu)量計流動(dong)噪聲的方(fang)法。
　　渦輪流(liú)量計是管(guan)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(qi)測量原理(lǐ)是靠渦輪(lún)轉🐉速來對(dui)應🤟管道🧑🏾‍🤝‍🧑🏼中(zhōng)介質流量(liang)的大小,因(yin)此又不可(kě)避免地✌️由(you)于渦輪轉(zhuǎn)動而産生(shēng)附加噪聲(sheng)。本研究将(jiāng)借助離心(xīn)泵🈲流動噪(zao)聲試驗系(xì)統🏃🏻‍♂️”),對渦輪(lún)流最計産(chan)生的♻️流動(dong)噪聲進行(hang)試驗測氧(yang)🙇🏻和分析，研(yan)究其對泵(bèng)閥流噪盧(lu)測氧的影(yǐng)響☂️。
1.渦輪流(liu)量計産生(shēng)流動噪聲(shēng)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(liú)量🏃傳感器(qì)和顯示儀(yi)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(chuan)感器組成(chéng),其原理是(shi)當流體流(liu)經傳感器(qi)時,帶動渦(wō)輪旋轉使(shǐ)導磁的葉(yè)片周期性(xìng)地改變檢(jian)測器中磁(ci)路的磁阻(zu)值,使通過(guò)感應線圈(quan)的磁通量(liang)随之變化(huà),在感應線(xian)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(liú)經渦輪傳(chuan)感器的流(liu)體流量成(chéng)正比。可由(you)式(1)表示
 
　　式(shi)中,qv爲體積(jī)流量;ƒ爲渦(wo)輪旋轉産(chǎn)生的電脈(mò)沖的頻率(lü)🌈;C爲儀❄️表常(cháng)數,由制造(zao)廠給出。
　　渦(wō)輪流量計(ji)具有測量(liang)範圍大、精(jing)度高、壓力(li)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(dào)中介質流(liu)量的大小(xiǎo)，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(beng),在葉尖速(sù)度遠🏃‍♂️小于(yu)介質聲速(sù)的情況下(xia),由文獻[3]可(kě)知其産生(sheng)附加噪聲(shēng)的聲功率(lü)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(shu);ρ0爲介質⛹🏻‍♀️的(de)密度;U爲葉(yè)尖速度;D爲(wèi)葉尖直徑(jing);C0爲介質聲(shēng)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(pin)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(gāo),其産生的(de)流動噪聲(sheng)的聲功率(lǜ)也會增大(dà)。渦輪流量(liàng)計流動噪(zào)聲的頻譜(pu)主要由離(li)🔱散線譜組(zu)成，随着流(liú)量的增大(da)，頻率将提(tí)高,譜值将(jiāng)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(xi)統上完成(cheng)🥵渦🐆輪流🈲量(liàng)計流動噪(zào)聲的測最(zui)分析,該系(xi)統由離心(xīn)泵、進☂️水管(guǎn)、出水管、閥(fá)門、隔🌈盧水(shuǐ)罐及水箱(xiang)等部分組(zǔ)成。在圖1所(suo)示的測量(liang)位置應用(yòng)📐水聽器測(ce)量管道内(nèi)的流動噪(zào)聲,該流動(dong)⛹🏻‍♀️噪聲一部(bù)分米源于(yu)聲源,而另(ling)一部分則(ze)來源于渦(wo)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(fǎ)對渦輪流(liú)量計流動(dòng)噪聲的特(te)🏃‍♂️性及其對(dui)管道流動(dong)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(zhong)流動噪聲(shēng)的影響
　　爲(wèi)确認渦輪(lun)流量計流(liú)動噪聲的(de)頻譜曲線(xiàn),設法移去(qù)圖💃1中的禍(huò)輪流量計(ji),此時測量(liang)得到的頻(pin)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(dào)中流量不(bú)變的情況(kuang)下,有、無渦(wo)輪流量計(jì)對管道中(zhōng)水聲信号(hao)頻譜的影(yǐng)響,實線和(he)虛線分别(bie)對應有🔅、無(wú)渦輪流💜量(liang)計兩種情(qíng)況。可以看(kan)出🔞渦輪流(liú)量計的存(cún)在使管道(dao)中流動噪(zao)💋聲的頻譜(pu)圖🔞中增加(jiā)了100Hz、600Hz和900Hz處的(de)線🚶譜,因此(ci)渦輪流量(liàng)計流動噪(zào)聲主要是(shì)由300Hz及🧡其倍(bèi)頻線譜組(zǔ)成。渦輪流(liú)⁉️量計的使(shǐ)用使得管(guǎn)道内總聲(shēng)壓級由169dB上(shang).升至173dB。由此(ci)可見,渦輪(lún)流📐量計顯(xiǎn)著改變了(le)管内流🛀🏻動(dòng)噪聲的頻(pín)譜特性和(he)聲壓級的(de)高低。
 
3.2渦輪(lun)流量計流(liu)動噪聲的(de)特性
　　調節(jiē)管道流體(ti)的流量,測(ce)量渦輪流(liu)量計流動(dòng)噪聲📱如何(he)随流❌量變(bian)化。流量調(diao)節的方法(fa)有兩種:一(yī)是改變閘(zha)閥1的⁉️開度(du);二是改變(biàn)泵軸的轉(zhuǎn)速。前者隻(zhi)是流量發(fa)生改變,離(lí)心泵線譜(pǔ)噪盧的頻(pín)率👈不會發(fā)生變化，由(yóu)文獻[4]可知(zhi)，譜值的改(gǎi)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(da)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(liàng)計所導緻(zhì)的流動噪(zào)聲。而後者(zhe)在改變流(liu)量的同時(shi),會使得離(li)心泵流動(dong)噪聲和渦(wō)輪流量計(ji)的線譜噪(zao)聲都發❗生(sheng)變化,導緻(zhi)尤法在流(liu)🔅動噪❤️聲頻(pín)譜中區分(fèn)兩者的線(xiàn)譜。因此,本(ben)研究采用(yong)第1種方法(fa)，保持離心(xin)泵葉輪轉(zhuǎn)速不變,調(diào)節圖I中閘(zha)閥1的🈲開度(dù),使管道中(zhōng)的流量發(fā)🏃‍♂️生變化,在(zai)圖1中測量(liàng)位置記錄(lù)水聲信号(hao),對不同流(liu)量下水⭐聲(shēng)信号的頻(pin)譜進✍️行分(fèn)析比較。
 
　　圖(tu)3是不同流(liu)量情況下(xia),測量位置(zhi)測得水聲(shēng)信号的頻(pin)譜🌏,圖3中向(xiàng)⭐下箭頭所(suǒ)對應的線(xian)謂頻率在(zài)管道流量(liàng)改變過🔞程(chéng)中沒有發(fā)生改變,隻(zhī)是線譜峰(fēng)值發生🐆了(le)微小改變(bian),由于離心(xīn)泵的葉☁️輪(lún)轉速在流(liú)量改變過(guo)程中保持(chi)不變,這些(xie)線譜應該(gāi)對應着離(lí)心泵的流(liu)動噪聲。圖(tú)3中方框内(nei)線譜則随(suí)流量改變(bian)發生了明(míng)顯變化,這(zhè)是因爲流(liú)量改變導(dao)緻渦輪流(liú)量計的渦(wo)輪轉速☔發(fa)生了變化(hua)。圖3中3個方(fang)框内的線(xiàn)譜分别對(duì)應渦輪流(liú)量計所産(chǎn)生流動噪(zào)聲的基頻(pin)及其倍🐪頻(pin),以300Hz.600Hz及900Hz左右(yòu)爲頻率中(zhōng)🌏心。
　　選擇300Hz頻(pin)率對應的(de)方框，研究(jiu)方框内各(gè)線譜頻率(lǜ)與流量的(de)對應💃🏻關系(xi),從圖3可看(kàn)出,流量改(gai)變與300Hz附近(jin)線譜頻率(lü)變✌️化基♈本(běn)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(zhōng)的電脈沖(chòng)頻率成正(zhèng)比，流量與(yu)頻率之間(jian)的關系對(duì)應😍式(1)的描(miao)述。
 
　　從圖3可(ke)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(zhu)漸增加,這(zhè)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(sheng)壓級🌈與流(liú)量的對應(yīng)關系基本(běn)一緻,流量(liàng)增大,渦輪(lún)轉速提高(gao),流動噪聲(sheng)頻率升高(gao),聲壓級增(zēng)高。
4結束語(yǔ)
　　本研究在(zai)離心泵流(liu)動噪聲試(shi)驗系統上(shang)對渦輪流(liú)⚽量計産生(sheng)的🔞流動噪(zao)聲進行了(le)測量分析(xi),搞清了其(qí)聲學特性(xing)。渦輪流量(liang)計會🌈對管(guan)内流動噪(zào)聲的頻譜(pǔ)🏃🏻特性産生(shēng)顯著影響(xiang)。随流量增(zeng)大,渦輪流(liu)量計産生(sheng)的流動噪(zao)聲頻率增(zeng)高,聲壓級(ji)增大。在管(guan)道流噪聲(sheng)的測量試(shi)驗中,爲消(xiāo)除渦輪流(liú)量計的🈲流(liú)動噪聲,叮(ding)依據其頻(pín)譜特性,應(yīng)用信号處(chù)理的方法(fa)濾除🙇🏻其噪(zào)⁉️聲。若要完(wan)全消除💚渦(wō)輪流🐪量計(jì)流動噪聲(sheng)的影響,可(ke)改變渦輪(lun)流量計測(cè)❤️量位置,将(jiang)其安裝在(zài)圖1所示的(de)“新位置"處(chù),試驗系統(tong)中的隔聲(shēng)☎️水罐可以(yǐ)有效隔離(li)渦輪流量(liang)計産生的(de)流動噪聲(sheng)。

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