0引言
　　疏浚(xùn)船舶泥漿流量計是計算挖泥(ní)産量、指(zhǐ)導(dǎo)施工(gōng)操作的(de)重要設(shè)備之一，所測流(liú)量數(shù)據(jù)爲施工(gōng)管理提供重要(yào)的決策依據[1]。現(xiàn)階段疏浚船舶泥漿(jiāng)流量(liàng)計多(duō)爲接觸式(shì)電磁流量計，新(xīn)型超聲波(bō)及聲呐陣(zhèn)列流(liú)量計應用(yòng)于石油化(huà)工、礦(kuàng)山采(cǎi)礦(kuàng)、鋼鐵等(děng)行業，應(yīng)用于疏(shū)浚船(chuán)舶的(de)案例(lì)較少(shǎo)[2]。疏(shū)浚(xùn)船(chuán)舶(bó)泥漿流量計測量介質(zhì)爲固液兩相流，施工過程(chéng)複(fú)雜多變，衡(héng)量泥(ní)漿流量(liàng)計(jì)是否(fǒu)适用(yòng)于疏(shū)浚船舶(bó)的首要因素(sù)爲測量穩(wěn)定性，測量的穩(wěn)定性(xìng)直(zhí)接(jiē)影(yǐng)響(xiǎng)着施(shī)工(gōng)效(xiào)率；流(liú)量計的測量穩定性(xìng)與流量計(jì)的工作原(yuán)理、安(ān)裝方式(shì)、使(shǐ)用(yòng)壽(shòu)命及測量(liàng)介質有着密切的關(guān)系。
　　将(jiāng)新型(xíng)超聲波流量計、新型(xíng)聲呐(nà)陣列流量計安(ān)裝(zhuāng)在某絞(jiǎo)吸船，測量介質爲貝殼泥沙海水混合(hé)液(yè)體；通過對(duì)絞吸船施(shī)工監(jiān)測來記錄新型(xíng)流(liú)量計的(de)流速(sù)數據(jù)，并與(yǔ)絞吸(xī)船現役的(de)電磁流量(liàng)計所(suǒ)測流(liú)速(sù)數據對(duì)比分析(xī)，通(tōng)過對(duì)比可(kě)知新型流(liú)量計是否适用(yòng)于疏(shū)浚船舶。
1工(gōng)作原理(lǐ)
1.1電(diàn)磁流量計
　　電磁流量(liàng)計是利用(yòng)法拉第電(diàn)磁感應定(dìng)律制成的一種(zhǒng)測量導電(diàn)液體(tǐ)體積流量的儀表；電(diàn)磁流量計(jì)的基(jī)本原(yuán)理是法拉第電磁感(gǎn)應定律，即(jí)導體(tǐ)在磁(cí)場中切割(gē)磁力線(xiàn)運動時(shí)在其兩(liǎng)端産生(shēng)感應電動勢[3]。如(rú)圖1所(suǒ)示，導(dǎo)電性(xìng)液體在垂直于磁場(chǎng)的非(fēi)磁性(xìng)測量管(guǎn)内(nèi)流動(dòng)，與流動方向(xiàng)垂(chuí)直的方向(xiàng)上産(chǎn)生與(yǔ)流(liú)量成正(zhèng)比的感應電動勢，其值(zhí)如下：
e=kbd`v
式(shì)中：e爲感應(yīng)電動(dòng)勢；k爲系數；b爲磁(cí)感應強(qiáng)度(dù)；d爲測量管内徑；`v爲平均(jun1)流(liú)速(sù)。

體積流(liú)量：
qv=πd2`v/4=πde/4kb
　　由上式(shì)可(kě)知，體積(jī)流量(liàng)qv與(yǔ)感(gǎn)應電(diàn)動(dòng)勢e和測(cè)量管(guǎn)内徑(jìng)d成線(xiàn)性(xìng)關(guān)系，與磁(cí)場的磁(cí)感應強度(dù)b成反(fǎn)比，與其(qí)它物理(lǐ)參數(shù)無(wú)關。
1.2超聲(shēng)波流量計
　　超聲(shēng)波流(liú)量計(jì)是利用超聲脈(mò)沖在(zài)流體中(zhōng)傳(chuán)播的速度與流體的(de)速度有對(duì)應的(de)關系，即順(shùn)流時(shí)的超聲(shēng)脈沖傳播速(sù)度比逆流(liú)時傳播的速度(dù)要快(kuài)，順流(liú)與(yǔ)逆(nì)流兩種超聲脈(mò)沖傳(chuán)播的時間差越大，則流量越大原理[4]。如圖(tú)2所示流量計(jì)工(gōng)作時，處在上遊(yóu)的換(huàn)能器發射調制後的超聲(shēng)波脈沖，爲(wèi)順流(liú)傳播，下遊的換(huàn)能器接收到脈沖後再(zài)返回一個相(xiàng)同調(diào)制脈(mò)沖，該脈沖(chòng)逆流(liú)傳播到(dào)上遊換(huàn)能器，根據兩束脈沖的(de)傳播距(jù)離、傳(chuán)播(bō)時(shí)間可以計算出(chū)聲速(sù)、被測(cè)量介質流速。新(xīn)型超(chāo)聲波流量(liàng)計(jì)的改進之處(chù)即在(zài)于這個脈沖的(de)抗幹(gàn)擾性(xìng)，脈沖(chòng)由(yóu)一(yī)個已知(zhī)低頻波(bō)形去調(diào)制(zhì)固定高頻(pín)，這(zhè)樣接收(shōu)端可以進(jìn)行波(bō)形比對(duì)，濾除常(cháng)見的介質(zhì)噪聲(shēng)；計算(suàn)聲(shēng)波(bō)傳輸(shū)時間時采(cǎi)取波(bō)形鑒相，提高了(le)聲波(bō)傳輸(shū)時(shí)間(jiān)的精度，進而提(tí)高流量(liàng)計的測量精(jīng)度。


2流量計應(yīng)用測試
2.1測試條(tiáo)件
1）時間：2016年4月15日(rì)；
2）地點：廈門(mén)機場(chǎng)；
3）船舶：新(xīn)海豚絞(jiǎo)吸船；
4）流量計型(xíng)号：電(diàn)磁流(liú)量計(jì)、便攜(xié)式外(wài)夾超(chāo)聲波(bō)流(liú)量計（4個(gè)探(tàn)頭）、抱箍式聲(shēng)呐陣列波流量計；
5）流量計(jì)口徑：dn850；
6）安裝位(wèi)置：排泥(ní)金屬主管道（如(rú)圖3依(yī)次(cì)爲(wèi)超聲(shēng)波、聲(shēng)呐陣列、電(diàn)磁流量計(jì)）；
7）介質(zhì)：貝殼泥(ní)沙海水混合(hé)液體（施工(gōng)穩定階段(duàn)濃度(dù)爲30%）
2.2測(cè)試準備與(yǔ)開始
　　超聲波流(liú)量計的(de)安(ān)裝對(duì)管道要求(qiú)較高(gāo)，安裝前需對管(guǎn)道的(de)内壁進(jìn)行(háng)厚度(dù)測量，測厚(hòu)過程中發現管(guǎn)道内(nèi)壁厚薄不(bú)均勻，爲了避免(miǎn)管道(dào)表面不平(píng)整導緻探頭信号衰減，安裝探(tàn)頭時在其(qí)表面塗抹較(jiào)厚的耦(ǒu)合劑以(yǐ)此(cǐ)填補管道表面凹痕(hén)。爲确(què)保(bǎo)測試原始真(zhēn)實性，3種流(liú)量計儀表(biǎo)通電(diàn)後，除(chú)基本參數(shù)外，其餘(yú)優化參數均(jun1)不(bú)設(shè)置。
　　測(cè)試準(zhǔn)備完成後(hòu)，對絞(jiǎo)吸船啓泵(bèng)、停泵(bèng)及施(shī)工穩定階段流(liú)量計(jì)的應用情況進行測(cè)試，并記錄(lù)測試數據。
3流量(liàng)計測(cè)試數據及(jí)分析
3.1施工(gōng)穩定(dìng)階段(duàn)測(cè)試
　　對施(shī)工穩定階段中(zhōng)3種(zhǒng)流量(liàng)計(jì)所測(cè)介質流速數據記錄(lù)，截(jié)取其中(zhōng)一段數(shù)據繪制成曲線如圖4所示。

　　對(duì)曲線中3種(zhǒng)流量計所(suǒ)測介質流速數據做(zuò)比較(jiào)分(fèn)析，3種流(liú)量計(jì)所測流速(sù)之間關系(xì)爲（系(xì)數爲數據(jù)段的(de)平均倍數）：
v超聲波=1.046v電磁(cí)
v聲呐=1.056v電(diàn)磁
标準差是反(fǎn)映數據樣(yàng)本内(nèi)個體間的離散(sàn)型，流速的(de)标準(zhǔn)差可反(fǎn)映
3種流(liú)量計測量的穩定(dìng)性(xìng)。
3種流量計(jì)所測流(liú)速數據(jù)的标(biāo)準差(chà)分别(bié)爲：
s電磁=0.54
s超聲波=0.51
s聲呐=0.47
　　由圖4及數(shù)據分析可(kě)知，因(yīn)第1次(cì)測試，流(liú)量(liàng)計儀表(biǎo)隻(zhī)進行(háng)初始參(cān)數設置(zhì)，此次測(cè)試3種流量計流速波動(dòng)都較大。根(gēn)據(jù)測(cè)量情況，對(duì)3種流(liú)量計儀(yí)表(biǎo)參數(shù)進行優化設置(zhì)，優化後再次進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據曲線如(rú)圖5所示。

選取其中一(yī)段相對穩定的(de)數據(jù)進一(yī)步分(fèn)析可知（選(xuǎn)取(qǔ)的(de)樣本(běn)數與(yǔ)第1次(cì)測試相同）：
v超聲(shēng)波=1.031v電(diàn)磁
v聲(shēng)呐=1.044v電磁
3種流量計所(suǒ)測流(liú)速(sù)數(shù)據(jù)的(de)标準差爲(wèi)：
s電磁=0.42
s超聲波=0.41
s聲(shēng)呐=0.35
　　綜上可知2次(cì)測試中3種(zhǒng)流量計所(suǒ)測介質流(liú)速之間關系爲v聲呐(nà)>v超聲波>v電磁；第(dì)2次測(cè)試中(zhōng)3種流(liú)量計所測(cè)流速(sù)較第1次更加穩(wěn)定，且聲呐陣列(liè)流量(liàng)計所測流(liú)速依然是穩定，超(chāo)聲(shēng)波流量計(jì)所測流速(sù)的穩定性與(yǔ)電(diàn)磁流量計所(suǒ)測流速的穩(wěn)定性相當。
3.2啓動(dòng)、停止測試(shì)
　　施工穩定階段(duàn)測試中用(yòng)于分(fèn)析的(de)數(shù)據是截(jié)取流量穩定後的一段，對于絞(jiǎo)吸船泥泵啓動(dòng)初期(qī)、停止時流(liú)量計所測(cè)流速(sù)數據(jù)沒有進行比較分析；爲綜(zōng)合分(fèn)析施(shī)工(gōng)各(gè)個階段流(liú)量計測量(liàng)情(qíng)況，将絞吸船(chuán)泥泵啓動初期(qī)、停(tíng)止時的(de)流量(liàng)計所測流速數(shù)據進(jìn)行對比分析。截取測(cè)試中(zhōng)泥泵由停(tíng)止再到啓動時的流量計所測(cè)流速(sù)數據(jù)繪制(zhì)成曲線，如(rú)圖6所(suǒ)示。
　　由(yóu)圖6可(kě)知在泵停(tíng)止階段，在(zài)流速下降(jiàng)階段聲呐陣列流量(liàng)計相對有(yǒu)較大(dà)的波動，超聲波(bō)及電磁流(liú)量計相對穩定；小流(liú)速階段，聲呐陣列流量(liàng)先(xiān)無法(fǎ)測量(liàng)到流速，後出現間歇的抖(dǒu)動；超聲波流(liú)量(liàng)計和電磁(cí)流量(liàng)計所測(cè)流速相(xiàng)對平滑下(xià)降直(zhí)到(dào)流速爲0。在泵啓動初期，聲呐(nà)陣列(liè)流量(liàng)計會有較大的波動(dòng)，超聲波流量計和電(diàn)磁(cí)流量計(jì)上升(shēng)相對穩定(dìng)平滑。
　　新型聲呐(nà)陣列(liè)流量(liàng)計所(suǒ)測介質流速在(zài)泵啓(qǐ)動階段雖然有(yǒu)較大的波(bō)動，但是能(néng)在短(duǎn)時間内穩定下來，因(yīn)此波動不(bú)會(huì)對施工穩定(dìng)階段産生較大的影響。
4流(liú)量計(jì)固有特性(xìng)分析(xī)
1）安裝(zhuāng)方式(shì)
　　電磁流量計爲接觸(chù)式安裝，需安裝(zhuāng)在管道上(shàng)，安裝時需(xū)拆卸管道[6]；新型(xíng)超(chāo)聲波流量計和聲呐陣(zhèn)列流量計都爲(wèi)非接觸式(shì)安裝，隻需對(duì)管(guǎn)路進(jìn)行處(chù)理後外夾(jiá)在管路上即可(kě)。
2）使用壽(shòu)命
　　安裝(zhuāng)方式很大(dà)程度上決定(dìng)流量計(jì)的使(shǐ)用壽(shòu)命；電磁流(liú)量計是接(jiē)觸式安(ān)裝，流量(liàng)計受介(jiè)質(zhì)流動而磨損(sǔn)，新型超聲波流量計和(hé)聲呐陣列(liè)流量計爲(wèi)非接觸式(shì)安裝，不受(shòu)介質(zhì)流動(dòng)影(yǐng)響，故新型超聲波流量(liàng)計與聲呐陣列(liè)流量計的(de)使用(yòng)壽命比電磁流(liú)量計使用(yòng)壽命(mìng)長。

5結語
　　通過對(duì)新型(xíng)泥(ní)漿流量(liàng)計測試含貝殼(ké)泥沙海水混合液體(tǐ)介質并與(yǔ)現役電磁流量計(jì)對(duì)比可(kě)知，新(xīn)型超(chāo)聲(shēng)波(bō)流量(liàng)計、聲呐陣(zhèn)列流(liú)量計所測(cè)介質(zhì)流速(sù)大于現役(yì)電磁流量計所測介質流速(sù)；在(zài)施工穩定(dìng)階段，新型聲呐陣列流量計(jì)流(liú)速測(cè)量具有更好的(de)穩定性，新(xīn)型超(chāo)聲波(bō)流量(liàng)計與(yǔ)船舶現役電磁(cí)流量(liàng)計流速測(cè)量穩定性(xìng)相當(dāng)。綜合考慮泥漿流量計固有特性及(jí)測試結果(guǒ)，新型超(chāo)聲波流(liú)量(liàng)計與聲呐陣(zhèn)列流(liú)量計流速(sù)測量穩(wěn)定(dìng)性滿(mǎn)足疏浚船(chuán)舶要(yào)求，适用于疏浚(xùn)船舶。

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