摘　要：針(zhen)對大型(xíng)低揚程(chéng)泵站進(jìn)水流道(dao)斷面形(xíng)狀及流(liú)态變化(hua)複雜，難(nan)以選擇(ze)時差式(shì)超聲波(bo)流量計(jì) 測流斷(duan)面的實(shí)際情況(kuang)，提出可(kě)通過對(duì)進水流(liu)道進行(hang)數🚶值模(mo)拟來确(què)定并優(yōu)化超聲(sheng)波流量(liàng)計換能(neng)器的安(ān)裝位置(zhi)，并對換(huàn)🐇能器的(de)安裝對(dui)數進行(hang)優化.結(jié)合南水(shuǐ)北調東(dōng)💔線工程(cheng)寶應泵(bèng)站水泵(beng)裝置模(mo)型試驗(yan)，對兩款(kuǎn)時差式(shì)超聲波(bo)流量計(ji) 與高精(jing)度水力(lì)機械試(shì)驗台流(liu)量測試(shì)設備進(jìn)行了對(dui)比🏃‍♀️測試(shì)❗.結果表(biǎo)明，兩款(kuan)流量計(jì)最大相(xiang)對誤差(chà)分别爲(wèi)1.60％和0.39％，均💋具(jù)有🈚較高(gao)的測試(shi)精度，穩(wen)定性也(ye)較好，能(neng)滿足泵(bèng)站現場(chang)測試的(de)精度要(yào)求.
　　大型(xíng)低揚程(cheng)泵站在(zai)我國的(de)平原地(dì)區應用(yong)廣泛，在(zai)👌農田灌(guan)溉排水(shuǐ)、城市防(fáng)洪、跨流(liu)域調水(shuǐ)等方面(miàn)發揮了(le)重要作(zuo)用.由于(yu)這類泵(bèng)✂️站一般(ban)帶有形(xing)狀較爲(wèi)複雜的(de)進出水(shuǐ)流道，不(bú)同運行(háng)工👅況下(xia)流♍道内(nèi)的水流(liú)流動情(qing)況也很(hěn)複雜🐅，因(yin)此，利用(yong)㊙️泵裝置(zhì)自身條(tiáo)件布置(zhì)測流設(she)備來進(jìn)行泵流(liú)量測量(liàng)，往往難(nán)以滿足(zu)測試設(shè)備所要(yào)👨‍❤️‍👨求的斷(duan)面流速(su)分布均(jun)勻或漸(jiàn)變流的(de)條件，從(cóng)而影響(xiǎng)到測試(shì)精度.目(mu)前，泵站(zhan)測流常(chang)用的方(fāng)法有流(liu)速儀法(fǎ)、鹽📐水濃(nong)度法、五(wǔ)孔探針(zhēn)法、差壓(ya)計法等(děng)［1－5］.這些方(fang)法在測(ce)試精度(dù)、安裝的(de)繁簡程(cheng)度😍、測試(shì)📞工作量(liàng)大小等(deng)方🐉面各(gè)有特色(se)，但至今(jin)尚沒有(yǒu)一種公(gong)認的既(jì)簡便可(ke)靠，又具(jù)有較高(gāo)精度的(de)測試方(fāng)法.這一(yī)現狀在(zai)一定程(cheng)度上影(yǐng)響了☎️大(da)型低揚(yáng)程泵站(zhàn)的技術(shù)進步和(hé)科學管(guǎn)理.
　　近年(nián)來，時差(chà)式超聲(shēng)波流量(liàng)計測流(liu)技術有(yǒu)了很大(da)的發展(zhan)，并在😄水(shui)電站行(háng)業的現(xian)場測試(shi)中有了(le)較好的(de)應用.這(zhè)是由于(yu)水電站(zhàn)一般有(yǒu)較長的(de)直段輸(shu)水管道(dào)，斷面形(xing)狀較爲(wei)規則，因(yin)此其流(liu)态條件(jiàn)較好，相(xiang)對容易(yi)滿足換(huàn)能器的(de)安裝要(yào)求.但是(shi)大型低(dī)揚程✏️泵(bèng)站的情(qing)況則不(bú)相同.雖(suī)然超聲(sheng)波流量(liàng)計近年(nián)來在泵(bèng)站現場(chang)測試中(zhōng)有一些(xiē)應🔞用［1］，取(qu)得了一(yī)些成果(guo)，但是仍(reng)然❤️處于(yú)起步或(huo)探索階(jie)段.其中(zhōng)的難點(dian)主要是(shì)難以選(xuǎn)擇到流(liu)速分布(bù)較爲均(jun1)勻的測(cè)🏃流斷面(miàn).如果能(neng)在保證(zheng)較高精(jīng)度的前(qian)提下找(zhao)到合适(shi)的換能(neng)器布設(she)位置和(hé)布設方(fang)式，如果(guǒ)能有效(xiao)地減少(shǎo)換能器(qì)安裝對(duì)數以降(jiàng)低現場(chang)測試的(de)工作量(liang)和測試(shi)成本，則(zé)📱将有力(lì)地推動(dòng)該技術(shu)在泵站(zhàn)行業的(de)應用，并(bing)将有效(xiào)地🐉促進(jin)我國大(dà)型低揚(yang)程泵站(zhàn)的建設(she)和管理(li)水平.
　　采(cǎi)用兩款(kuǎn)超聲波(bō)流量計(ji)與精度(dù)佳水力(lì)機械試(shì)驗🐉台流(liu)量測試(shi)設備來(lai)進行對(duì)比測試(shi)，得到其(qí)模型測(cè)試誤👈差(cha)，從而爲(wèi)提高大(da)型低揚(yáng)程泵站(zhàn)流量的(de)測流精(jīng)度，找到(dao)有效的(de)方法🏃‍♂️.
1　時(shi)差式超(chāo)聲波流(liú)量計測(ce)流技術(shu)
　　應用超(chāo)聲波流(liú)量計常(chang)用的測(cè)量方法(fǎ)爲傳播(bō)速度差(chà)法、多普(pǔ)勒法等(deng).傳播速(su)度差法(fǎ)又包括(kuo)直接時(shí)差法、相(xiang)差法和(he)頻差法(fǎ)［6］.時差式(shi)超聲波(bo)流量計(ji)的工作(zuo)原理如(rú)💋圖1所示(shì)☔.它利用(yong)超聲波(bō)換能器(qi)接收、發(fā)射超聲(sheng)波，通過(guò)測量超(chao)聲波在(zài)介質✂️中(zhōng)的順流(liu)和逆流(liu)傳播時(shi)間差來(lai)間接測(cè)量流體(ti)的流速(su)，再通過(guò)流速及(jí)斷面情(qing)況來計(jì)算流量(liàng)［7，8］.

2　流量(liàng)對比測(cè)試
2.1　試驗(yan)台與測(ce)試設備(bèi)
　　如圖2所(suǒ)示，效率(lǜ)測試系(xì)統綜合(hé)誤差爲(wèi)±0.39％.該試驗(yan)台于2025年(nián)12月💔通過(guò)由🔞江蘇(sū)省科技(ji)廳組織(zhī)的鑒定(dìng)，并于200４年(nián)通過國(guo)家計量(liàng)論👌證評(ping)🙇‍♀️審.試驗(yan)台流量(liang)測試設(shè)備爲ＤＮ４00型(xíng)電磁流(liú)量計，标(biao)定精度(dù)爲±0.197％.

2.2　換能(neng)器安裝(zhuang)位置
　　結(jié)合南水(shui)北調東(dōng)線工程(cheng)寶應泵(beng)站［9，10］水泵(bèng)裝置模(mó)型試驗(yàn)，模🏃🏻型比(bi)λ＝1∶9.833，對兩款(kuan)時差式(shi)超聲波(bō)流量計(ji)與試驗(yàn)台流量(liàng)測🔆試設(she)備進✌️行(hang)了對比(bǐ)測試.流(liu)量計1采(cai)用10對🌈換(huàn)能器🛀🏻，流(liú)量計2采(cǎi)用8對換(huan)能器，安(an)裝位置(zhì)示意見(jian)圖3.兩款(kuǎn)流量計(ji)的廠商(shāng)在試驗(yan)前均進(jin)行了進(jìn)水流道(dào)三維紊(wěn)流數值(zhi)模拟，通(tong)過🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計算(suàn)，确定在(zài)流态相(xiàng)對較❌好(hǎo)的進水(shui)流道内(nei)安裝換(huàn)能器，并(bìng)對安裝(zhuang)位置進(jìn)行了優(you)化.

2.3　對比(bi)測試結(jié)果
　　試驗(yàn)時以試(shì)驗台ＤＮ４00型(xíng) 電磁流(liu)量計 的(de)測試值(zhi)作爲标(biāo)準值，測(ce)試範圍(wei)爲（0.795～1.163）Qｅ（Qｅ爲試(shì)驗泵裝(zhuāng)置🏃‍♂️在❌水(shuǐ)泵葉片(piàn)角度爲(wèi)0°時的最(zuì)高效率(lǜ)點流量(liàng)）.對比測(cè)試時，對(dui)每個流(liú)量點⛷️均(jun1)進🆚行了(le)3次重複(fu)測量.表(biao)1爲流量(liang)計1和流(liu)量計❌2單(dan)點測試(shì)數據✉️記(ji)錄.

　　表2和(hé)表3分别(bié)爲流量(liang)計1和流(liú)量計2與(yǔ)試驗台(tai)流量計(jì)🧡對比🐉測(ce)試的誤(wu)差計算(suàn)，其中絕(jué)對誤差(chà)爲流量(liàng)計測試(shi)值與試(shì)驗台測(ce)試值之(zhi)差，相對(duì)誤差爲(wèi)絕對誤(wu)差與試(shi)驗台測(cè)試值之(zhi)比，表中(zhong)流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量測(ce)試值均(jun1)爲3次測(cè)量的平(ping)均值.


　　由(yóu)表1～表3可(kě)知，與試(shì)驗台流(liú)量計實(shi)測值相(xiàng)比，流量(liang)計1和流(liu)量計2的(de)誤差範(fan)圍分别(bie)爲－1.60％～－0.59％及－0.39％～0.18％，最(zuì)大相對(dui)誤差分(fèn)别爲1.60％和(he)0.39％.兩🥰款流(liu)量計均(jun)具有較(jiào)高的精(jing)度，但流(liú)量計2的(de)流量測(ce)量精度(du)更高，穩(wěn)定性更(gèng)好.
3　結　論(lun)
　　近年來(lai)，在國内(nei)開始應(ying)用的時(shi)差式超(chao)聲波流(liú)量計，其(qi)流速測(ce)量🌐保證(zheng)精度一(yi)般爲±0.5％（規(guī)則斷面(mian)）.如果将(jiāng)其應用(yòng)于大型(xíng)低揚程(cheng)🤩泵站，并(bìng)在進水(shui)流道内(nei)布置換(huàn)能器，通(tong)過進一(yi)步的優(yōu)化，還可(ke)以達到(dào)更高的(de)精度［7］.即(ji)使考慮(lü)到換能(neng)器安裝(zhuāng)、過流斷(duan)面積測(cè)量等方(fāng)面⭐的因(yin)素，現場(chǎng)測試精(jing)度仍可(kě)望控制(zhì)在±1.5％以内(nèi)，可以滿(man)🛀🏻足泵站(zhàn)現場測(ce)試的需(xū)要，采用(yòng)三維紊(wen)流數值(zhí)🔆模拟方(fāng)法模拟(nǐ)泵站進(jìn)水流道(dào)内的流(liu)場，不僅(jǐn)可以優(you)化超⭐聲(sheng)波流量(liang)計換能(neng)器的安(ān)裝位置(zhì)，提高測(cè)試精度(du)，還可對(duì)換能器(qì)的安裝(zhuang)對數進(jìn)行優化(hua)，從而達(dá)到減少(shǎo)測試用(yong)換能器(qi)的數量(liàng)、減小安(ān)裝工作(zuo)量和測(cè)試🍓費用(yong)的目的(de)［7］.
　　時差式(shi)超聲波(bō)流量計(jì)具有安(ān)裝簡單(dān)、抗幹擾(rao)能力強(qiáng)、阻力損(sun)🌈失小等(děng)優點，可(ke)實現流(liú)量的在(zai)線測量(liàng)，通過對(dui)大型低(dī)揚程泵(beng)🌐站進🔅水(shui)流道進(jìn)行三維(wéi)紊流數(shu)值模拟(nǐ)來确定(dìng)換能器(qi)的安裝(zhuang)方式，能(neng)有效地(dì)提高流(liu)量測試(shi)精度，從(cóng)而爲大(dà)型低🐪揚(yang)程泵站(zhàn)提供一(yī)種簡便(biàn)可靠，且(qiě)具有較(jiao)高精度(du)的流量(liang)測試新(xin)方法.

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