摘(zhāi)要:渦(wō)輪流(liú)量計 是測(cè)量管道中(zhōng)流(liú)體流量(liàng)的常用(yòng)儀(yí)器,但(dàn)其測量(liàng)過程中(zhōng)會産生(shēng)附加噪(zào)聲,影(yǐng)響管道系統中流體機械流動噪聲(shēng)的測量研究(jiū)。在離心(xīn)泵流(liú)動(dòng)噪(zào)聲試驗系統(tǒng)上(shàng)對渦(wō)輪流量計測量過程中産生的(de)附加噪聲進行(háng)了測量(liàng)分析,搞清了其聲學特性及其對流體(tǐ)機械(xiè)流(liú)動噪聲(shēng)測量(liàng)的影響，提(tí)出了在流體機(jī)械流動噪聲測量過程中消除(chú)渦輪流量計流動噪聲的方法(fǎ)。
　　渦輪流量計是管道(dào)系(xì)統中的常用(yòng)測(cè)量(liàng)工具(jù),在流(liú)量測量中(zhōng)得到了(le)廣泛應(yīng)用,但由于其測(cè)量原理是(shì)靠渦輪轉速來對應(yīng)管道中介質流量的大小,因此(cǐ)又不(bú)可避免地(dì)由于渦輪轉動(dòng)而産生附加噪(zào)聲。本研究将借(jiè)助(zhù)離(lí)心泵(bèng)流動(dòng)噪聲試(shì)驗系統(tǒng)”),對渦輪流(liú)最計産生的流動噪(zào)聲進(jìn)行(háng)試驗測(cè)氧和分析，研究(jiū)其對泵(bèng)閥流噪盧測氧的影響(xiǎng)。
1.渦輪(lún)流量計産生流(liú)動噪聲的(de)機理,
　　渦輪(lún)流量(liàng)計是一(yī)種速度(dù)式流量測(cè)量儀表,由(yóu)渦輪流量(liàng)傳感(gǎn)器和(hé)顯示儀表(biǎo)組成江。渦(wō)輪流量傳(chuán)感器(qì)由葉輪動葉、支(zhī)架、外殼(ké)及(jí)磁陽(yáng)傳感(gǎn)器組成,其(qí)原理是當流體(tǐ)流經傳感器時,帶動渦輪旋轉(zhuǎn)使導磁的葉片周期(qī)性地改變(biàn)檢(jiǎn)測器中磁路(lù)的磁(cí)阻(zǔ)值,使(shǐ)通(tōng)過感應(yīng)線(xiàn)圈的(de)磁通量随(suí)之變化,在感應線圈(quān)的兩端(duān)即産生出電(diàn)脈沖信(xìn)号(hào),在一定的(de)流量(liàng)範圍内，該電脈(mò)沖與流經渦輪(lún)傳感器的流體(tǐ)流量成正比。可(kě)由式(1)表示(shì)
 
　　式中(zhōng),qv爲體積(jī)流(liú)量;ƒ爲(wèi)渦輪(lún)旋轉(zhuǎn)産生(shēng)的電(diàn)脈(mò)沖的頻(pín)率;c爲儀表常數(shù),由制(zhì)造廠給出。
　　渦輪流量(liàng)計具(jù)有測(cè)量範圍大(dà)、精度高、壓力損(sǔn)失小.等優點。
　　渦(wō)輪流(liú)量計(jì)是一(yī)種間接(jiē)測量儀(yí)表,靠渦輪的旋(xuán)轉(zhuǎn)快慢對應管(guǎn)道中介質流量(liàng)的大小(xiǎo)，渦輪葉(yè)片本身(shēn)的旋轉(zhuǎn)将會産(chǎn)生(shēng)新的(de)流動噪聲,類似(sì)于一個被動旋轉的軸流泵,在(zài)葉尖速度(dù)遠小(xiǎo)于介質聲速的(de)情況下,由文獻(xiàn)[3]可知(zhī)其産生附(fù)加噪聲的聲功(gōng)率可用(yòng)式(2)來描(miáo)述
 
式中,wd爲渦輪(lún)旋轉輻射的聲(shēng)功率(lǜ);k爲(wèi)比例(lì)系數;ρ0爲介質(zhì)的密(mì)度;u爲(wèi)葉尖速度(dù);d爲葉(yè)尖直徑;c0爲(wèi)介(jiè)質聲速(sù)。
由式(shì)(1)可知(zhī)，流量越大(dà),渦輪的轉(zhuǎn)速越高，所(suǒ)産(chǎn)生的電(diàn)脈沖頻率也就越高;由式(2)可知(zhī)，由于渦(wō)輪(lún)葉(yè)片的轉(zhuǎn)速提高,其(qí)産生的流動噪聲的(de)聲(shēng)功率也(yě)會增大(dà)。渦輪流(liú)量計(jì)流動噪聲(shēng)的頻譜(pǔ)主(zhǔ)要由(yóu)離散線譜組成(chéng)，随着流量(liàng)的增(zēng)大，頻率(lǜ)将提高(gāo),譜值将增大(dà)。
 
2試驗測量系統
　　在(zài)如圖1所(suǒ)示的離(lí)心泵流動(dòng).噪聲(shēng)試驗系統上完(wán)成渦輪流(liú)量(liàng)計(jì)流動噪(zào)聲的測(cè)最分(fèn)析,該系統(tǒng)由離心(xīn)泵、進水管、出水(shuǐ)管、閥門(mén)、隔盧(lú)水罐(guàn)及水(shuǐ)箱等(děng)部分組成(chéng)。在圖1所(suǒ)示的測(cè)量位(wèi)置應用水(shuǐ)聽器(qì)測量管道(dào)内的(de)流(liú)動噪聲(shēng),該流(liú)動噪聲一部分米(mǐ)源于聲(shēng)源,而另一(yī)部分則來源于渦輪(lún)流量(liàng)計。
3測量方法及試驗結果(guǒ)分析(xī)
　　本(běn)研究采用兩(liǎng)種方法對(duì)渦(wō)輪流量計流(liú)動噪聲(shēng)的(de)特性(xìng)及其對(duì)管(guǎn)道流(liú)動噪(zào)聲(shēng)的影響(xiǎng)進行測量分析(xī)。
3.1渦輪流量計對(duì)管道(dào)中流動噪(zào)聲的影響(xiǎng)
　　爲确(què)認渦輪(lún)流量計(jì)流動(dòng)噪(zào)聲的頻(pín)譜(pǔ)曲(qǔ)線(xiàn),設(shè)法移(yí)去圖(tú)1中的(de)禍輪(lún)流量計,此時測量得到的頻譜(pǔ)隻是離心泵流動噪聲的頻譜(pǔ)。
圖2是在保(bǎo)持管道中(zhōng)流量(liàng)不變(biàn)的情況下,有、無(wú)渦輪(lún)流(liú)量計對(duì)管道(dào)中(zhōng)水聲信号頻(pín)譜的影響(xiǎng),實線和虛線分(fèn)别對(duì)應有(yǒu)、無渦(wō)輪流量計兩種(zhǒng)情況。可(kě)以看出(chū)渦輪流量計的(de)存在使管道中流動噪聲的頻(pín)譜圖中增(zēng)加了(le)100hz、600hz和900hz處(chù)的(de)線(xiàn)譜,因(yīn)此渦輪流量計流動噪聲主要(yào)是由300hz及其倍頻線譜(pǔ)組成。渦輪(lún)流量(liàng)計的使用(yòng)使得管道内總(zǒng)聲壓級由169db上.升(shēng)至173db。由此可見,渦(wō)輪流量計(jì)顯著(zhe)改變了管(guǎn)内流(liú)動噪(zào)聲的(de)頻譜特性和聲壓級的高低。
 
3.2渦輪流(liú)量計(jì)流(liú)動噪聲的特性
　　調節管(guǎn)道流(liú)體(tǐ)的流量,測量(liàng)渦輪流量計流動噪聲如何随流(liú)量變化(huà)。流量調節的方法有兩種:一是(shì)改變閘閥(fá)1的開(kāi)度;二是改變泵(bèng)軸的轉(zhuǎn)速。前者(zhě)隻是流量發生(shēng)改變,離心(xīn)泵線譜噪(zào)盧的頻率(lǜ)不會發(fā)生變化，由文獻[4]可知，譜值(zhí)的(de)改變也不顯著,而(ér)渦輪流(liú)量計流動噪盧離散線譜(pǔ)的頻(pín)率和譜值卻可(kě)能(néng)發(fā)生很大變(biàn)化,這樣就(jiù)能在所測水聲信号(hào)頻譜中(zhōng)确(què)定由于渦輪流量計(jì)所導緻的(de)流動(dòng)噪聲(shēng)。而後者在(zài)改變(biàn)流量(liàng)的同時,會使得離心(xīn)泵流動(dòng)噪(zào)聲和(hé)渦輪流量(liàng)計的(de)線譜噪聲都發(fā)生變化(huà),導緻尤(yóu)法在(zài)流動噪聲頻譜中區分兩者(zhě)的線(xiàn)譜。因此(cǐ),本研(yán)究采用第(dì)1種方法(fǎ)，保持離(lí)心泵(bèng)葉(yè)輪轉速(sù)不變(biàn),調(diào)節(jiē)圖i中閘(zhá)閥1的(de)開(kāi)度,使(shǐ)管道中的流(liú)量發生變化(huà),在圖(tú)1中測量位置記錄水(shuǐ)聲(shēng)信号,對不同流量下水聲信号(hào)的頻譜(pǔ)進行分析(xī)比較(jiào)。
 
　　圖3是不同(tóng)流量(liàng)情況(kuàng)下,測量位(wèi)置(zhì)測得水聲信(xìn)号的頻譜,圖3中(zhōng)向下(xià)箭(jiàn)頭所對(duì)應的線謂頻率在管(guǎn)道(dào)流量改(gǎi)變過程中沒有(yǒu)發生(shēng)改(gǎi)變,隻是(shì)線譜(pǔ)峰值發生(shēng)了微小(xiǎo)改(gǎi)變,由(yóu)于離心泵的葉輪轉(zhuǎn)速在(zài)流量(liàng)改變過程中保(bǎo)持不(bú)變,這(zhè)些線譜應該對(duì)應着離心泵的流動(dòng)噪聲。圖(tú)3中方框(kuàng)内線(xiàn)譜則随流(liú)量改(gǎi)變發(fā)生了(le)明顯變(biàn)化,這是(shì)因爲(wèi)流量(liàng)改變(biàn)導緻渦(wō)輪流量(liàng)計的渦輪(lún)轉(zhuǎn)速(sù)發生了(le)變(biàn)化。圖(tú)3中3個方框(kuàng)内的(de)線譜分别對應(yīng)渦(wō)輪流(liú)量(liàng)計所(suǒ)産生流動噪聲(shēng)的基頻及(jí)其倍(bèi)頻,以(yǐ)300hz.600hz及900hz左右爲(wèi)頻率中心。
　　選擇(zé)300hz頻率(lǜ)對應的方(fāng)框，研究(jiū)方框内(nèi)各線(xiàn)譜頻率與(yǔ)流量的對應關(guān)系,從圖3可看出,流(liú)量改變與300hz附(fù)近線譜頻率(lǜ)變(biàn)化基本成(chéng)正比(bǐ)關系，由于渦輪流量(liàng)計流動噪(zào)聲的線譜(pǔ)頻率(lǜ)與式(1)中的(de)電脈(mò)沖頻(pín)率成(chéng)正比(bǐ)，流量與頻率之(zhī)間的(de)關系對應(yīng)式(1)的(de)描述(shù)。
 
　　從圖(tú)3可以得出渦輪(lún)流量計流(liú)動噪(zào)聲的頻譜特性(xìng),随流量的(de)增大(dà)，線(xiàn)譜頻率向高(gāo)頻移動,且峰值(zhí)逐漸增加,這與(yǔ)式(1)和式(shì)(2)所描述(shù)的渦(wō)輪流量計(jì)流動噪聲(shēng)線譜(pǔ)的頻率及(jí)聲(shēng)壓級與流量(liàng)的對應關系基(jī)本一(yī)緻,流(liú)量增(zēng)大,渦(wō)輪轉(zhuǎn)速(sù)提高,流(liú)動噪(zào)聲頻率升高,聲壓級增高(gāo)。
4結束語
　　本(běn)研究在離心(xīn)泵流動(dòng)噪聲試(shì)驗系統上對渦輪(lún)流量計産(chǎn)生的(de)流動噪聲進(jìn)行了測(cè)量分析,搞清了(le)其聲學特性。渦(wō)輪流(liú)量計(jì)會對(duì)管内流動噪聲(shēng)的頻譜(pǔ)特性産(chǎn)生顯(xiǎn)著影(yǐng)響。随流量增大,渦輪(lún)流量計(jì)産生的(de)流動噪(zào)聲頻率(lǜ)增高,聲(shēng)壓級增(zēng)大。在(zài)管道(dào)流噪聲的(de)測量試驗(yàn)中,爲消除渦輪(lún)流量(liàng)計的(de)流動(dòng)噪聲,叮依(yī)據其(qí)頻譜特性,應用信号處理的方(fāng)法濾(lǜ)除其(qí)噪聲。若要完全(quán)消除(chú)渦輪流量計流(liú)動噪(zào)聲的影響,可改變(biàn)渦輪流(liú)量計測量位置(zhì),将其(qí)安裝在圖(tú)1所示的“新(xīn)位置(zhì)"處,試(shì)驗系統中(zhōng)的隔聲水罐可以有效隔離渦(wō)輪流量計(jì)産生的流(liú)動噪聲。

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