摘(zhai)要:渦(wo)輪流(liu)量計(ji) 是測(ce)量管(guan)道中(zhong)流體(ti)流量(liang)的常(chang)用儀(yi)器,但(dan)其測(ce)量過(guo)程中(zhong)會産(chan)生附(fu)加噪(zao)聲,影(ying)響管(guan)道系(xi)統中(zhong)流體(ti)機械(xie)流動(dong)噪聲(sheng)的測(ce)量研(yan)究。在(zai)離心(xin)泵流(liu)動噪(zao)聲試(shi)驗系(xi)統上(shang)對渦(wo)輪流(liu)量計(ji)測量(liang)過程(cheng)中産(chan)生的(de)附加(jia)噪聲(sheng)🌐進行(hang)了測(ce)量分(fen)析,搞(gao)清了(le)其聲(sheng)學特(te)性及(ji)其對(dui)流體(ti)機械(xie)流動(dong)噪聲(sheng)測量(liang)的影(ying)響，提(ti)出了(le)在流(liu)體機(ji)械流(liu)動噪(zao)聲測(ce)量過(guo)程中(zhong)消除(chu)渦輪(lun)流量(liang)計流(liu)動噪(zao)聲的(de)方法(fa)。
　　渦輪(lun)流量(liang)計是(shi)管道(dao)系統(tong)中的(de)常用(yong)測量(liang)工具(ju),在流(liu)量測(ce)量👌中(zhong)得到(dao)了廣(guang)泛應(ying)用,但(dan)由于(yu)其測(ce)量原(yuan)理是(shi)靠渦(wo)輪轉(zhuan)速來(lai)對應(ying)管道(dao)🈲中介(jie)質流(liu)量的(de)大小(xiao),因此(ci)又不(bu)可避(bi)免地(di)由于(yu)渦輪(lun)轉動(dong)而産(chan)生附(fu)加噪(zao)聲。本(ben)研究(jiu)将借(jie)🤟助離(li)心泵(beng)流動(dong)噪聲(sheng)試驗(yan)系統(tong)”),對渦(wo)輪流(liu)🌂最計(ji)産生(sheng)的流(liu)動噪(zao)聲進(jin)行試(shi)驗測(ce)氧和(he)分析(xi)，研究(jiu)其對(dui)泵閥(fa)流噪(zao)盧測(ce)氧的(de)影響(xiang)。
1.渦輪(lun)流量(liang)計産(chan)生流(liu)動噪(zao)聲的(de)機理(li),
　　渦輪(lun)流量(liang)計是(shi)一種(zhong)速度(du)式流(liu)量測(ce)量儀(yi)表,由(you)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)🔞器和(he)顯示(shi)儀表(biao)組成(cheng)江。渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻由葉(ye)輪動(dong)🈲葉、支(zhi)🐪架、外(wai)殼及(ji)🈲磁陽(yang)傳感(gan)器組(zu)成,其(qi)原理(li)✊是當(dang)流體(ti)流經(jing)♍傳感(gan)器時(shi),帶動(dong)渦輪(lun)旋轉(zhuan)使導(dao)磁的(de)葉片(pian)周期(qi)性地(di)改變(bian)🏒檢測(ce)器中(zhong)磁路(lu)的磁(ci)阻值(zhi),使通(tong)♉過感(gan)應線(xian)圈的(de)磁通(tong)量随(sui)之變(bian)化,在(zai)感應(ying)線圈(quan)的兩(liang)端即(ji)産生(sheng)出🏃電(dian)脈沖(chong)信号(hao),在一(yi)☎️定的(de)流量(liang)範圍(wei)内，該(gai)電脈(mo)沖與(yu)流經(jing)渦⛷️輪(lun)傳感(gan)器的(de)流體(ti)流量(liang)成正(zheng)比。可(ke)由式(shi)(1)表示(shi)
 
　　式中(zhong),qv爲體(ti)積流(liu)量;ƒ爲(wei)渦輪(lun)旋轉(zhuan)産生(sheng)的電(dian)脈沖(chong)的頻(pin)率;C爲(wei)儀表(biao)常🥵數(shu),由制(zhi)造廠(chang)給出(chu)。
　　渦輪(lun)流量(liang)計具(ju)有測(ce)量範(fan)圍大(da)、精度(du)高、壓(ya)力損(sun)失小(xiao).等優(you)點。
　　渦(wo)輪流(liu)量計(ji)是一(yi)種間(jian)接測(ce)量儀(yi)表,靠(kao)渦輪(lun)的旋(xuan)轉快(kuai)慢🌐對(dui)應管(guan)道中(zhong)介質(zhi)流量(liang)的大(da)小，渦(wo)輪葉(ye)片本(ben)身㊙️的(de)旋❓轉(zhuan)将會(hui)産生(sheng)新的(de)流動(dong)噪聲(sheng),類似(si)于一(yi)個被(bei)動旋(xuan)轉的(de)軸流(liu)泵,在(zai)葉尖(jian)速度(du)遠小(xiao)于介(jie)質聲(sheng)速的(de)情況(kuang)下,由(you)文獻(xian)[3]可知(zhi)其産(chan)生附(fu)加噪(zao)聲的(de)聲功(gong)率可(ke)用式(shi)(2)來描(miao)述
 
式(shi)中,WD爲(wei)渦輪(lun)旋轉(zhuan)輻射(she)的聲(sheng)功率(lü);K爲比(bi)例系(xi)數;ρ0爲(wei)介質(zhi)的密(mi)度;U爲(wei)葉尖(jian)速度(du);D爲葉(ye)尖直(zhi)徑;C0爲(wei)介質(zhi)聲速(su)。
由式(shi)(1)可知(zhi)，流量(liang)越大(da),渦輪(lun)的轉(zhuan)速越(yue)高，所(suo)産生(sheng)的電(dian)脈沖(chong)頻率(lü)也✊就(jiu)越高(gao);由式(shi)(2)可知(zhi)，由于(yu)渦輪(lun)葉片(pian)的轉(zhuan)速提(ti)高,其(qi)産生(sheng)的流(liu)動噪(zao)聲的(de)聲功(gong)率也(ye)會增(zeng)大。渦(wo)輪流(liu)量計(ji)流動(dong)噪聲(sheng)的頻(pin)譜主(zhu)要由(you)離散(san)線譜(pu)組成(cheng)，随着(zhe)流量(liang)♌的增(zeng)大，頻(pin)率将(jiang)提高(gao),譜值(zhi)将增(zeng)大。
 
2試(shi)驗測(ce)量系(xi)統
　　在(zai)如圖(tu)1所示(shi)的離(li)心泵(beng)流動(dong).噪聲(sheng)試驗(yan)系統(tong)上完(wan)成渦(wo)輪流(liu)量✌️計(ji)㊙️流動(dong)噪聲(sheng)的測(ce)最分(fen)析,該(gai)系統(tong)由離(li)心👨‍❤️‍👨泵(beng)、進水(shui)管、出(chu)水💃🏻管(guan)、閥門(men)、隔盧(lu)水罐(guan)及水(shui)箱等(deng)部分(fen)組成(cheng)。在圖(tu)1所示(shi)的🆚測(ce)量位(wei)置應(ying)用水(shui)聽器(qi)測量(liang)管道(dao)内的(de)流動(dong)噪聲(sheng),該流(liu)動噪(zao)聲一(yi)部🤟分(fen)米源(yuan)于聲(sheng)源,而(er)另一(yi)部分(fen)則來(lai)源于(yu)渦輪(lun)流量(liang)計。
3測(ce)量方(fang)法及(ji)試驗(yan)結果(guo)分析(xi)
　　本研(yan)究采(cai)用兩(liang)種方(fang)法對(dui)渦輪(lun)流量(liang)計流(liu)動噪(zao)聲的(de)特性(xing)及📧其(qi)對管(guan)道流(liu)動噪(zao)聲的(de)影響(xiang)進行(hang)測量(liang)分析(xi)。
3.1渦輪(lun)流量(liang)計對(dui)管道(dao)中流(liu)動噪(zao)聲的(de)影響(xiang)
　　爲确(que)認渦(wo)輪流(liu)量計(ji)流動(dong)噪聲(sheng)的頻(pin)譜曲(qu)線,設(she)法移(yi)去圖(tu)1中的(de)禍輪(lun)流量(liang)計,此(ci)時測(ce)量得(de)到的(de)頻譜(pu)隻是(shi)離心(xin)泵流(liu)動噪(zao)聲的(de)頻譜(pu)。
圖2是(shi)在保(bao)持管(guan)道中(zhong)流量(liang)不變(bian)的情(qing)況下(xia),有、無(wu)渦輪(lun)流量(liang)🥰計對(dui)❌管道(dao)中水(shui)聲信(xin)号頻(pin)譜的(de)影響(xiang),實線(xian)和虛(xu)線分(fen)别對(dui)應有(you)、無渦(wo)輪流(liu)量計(ji)兩種(zhong)情況(kuang)。可以(yi)看出(chu)渦輪(lun)流量(liang)計的(de)存在(zai)使管(guan)道中(zhong)流動(dong)噪聲(sheng)的頻(pin)譜圖(tu)中增(zeng)加了(le)100Hz、600Hz和900Hz處(chu)的線(xian)譜,因(yin)此渦(wo)輪流(liu)量計(ji)流動(dong)噪聲(sheng)💋主要(yao)是由(you)300Hz及其(qi)倍頻(pin)線譜(pu)組成(cheng)。渦輪(lun)流✨量(liang)計的(de)使用(yong)使得(de)管道(dao)内總(zong)聲壓(ya)級由(you)169dB上.升(sheng)至173dB。由(you)此可(ke)見,渦(wo)輪流(liu)量計(ji)顯著(zhe)改變(bian)了管(guan)内流(liu)🛀動噪(zao)聲的(de)頻譜(pu)特性(xing)和聲(sheng)壓級(ji)的高(gao)低。
 
3.2渦(wo)輪流(liu)量計(ji)流動(dong)噪聲(sheng)的特(te)性
　　調(diao)節管(guan)道流(liu)體的(de)流量(liang),測量(liang)渦輪(lun)流量(liang)計流(liu)動噪(zao)聲如(ru)何随(sui)流量(liang)變化(hua)。流量(liang)調節(jie)的方(fang)法有(you)兩種(zhong):一是(shi)改🐪變(bian)閘閥(fa)1的開(kai)度;二(er)是改(gai)變泵(beng)軸的(de)轉速(su)。前者(zhe)隻是(shi)流🏒量(liang)發生(sheng)改變(bian),離心(xin)泵線(xian)譜噪(zao)盧的(de)頻率(lü)不會(hui)發生(sheng)變化(hua)，由文(wen)獻[4]可(ke)知，譜(pu)值❤️的(de)改變(bian)也不(bu)顯著(zhe),而渦(wo)輪流(liu)量計(ji)流動(dong)噪盧(lu)離散(san)線譜(pu)的頻(pin)率和(he)譜值(zhi)卻可(ke)能發(fa)生很(hen)大變(bian)化,這(zhe)樣就(jiu)能在(zai)所測(ce)水📞聲(sheng)信号(hao)頻譜(pu)中💘确(que)定由(you)于渦(wo)輪流(liu)量計(ji)所導(dao)緻🤩的(de)流動(dong)噪聲(sheng)。而後(hou)者在(zai)改⭐變(bian)流量(liang)的同(tong)時,會(hui)使得(de)離心(xin)泵流(liu)動噪(zao)聲和(he)渦輪(lun)流量(liang)計的(de)線譜(pu)噪聲(sheng)都發(fa)生變(bian)化☁️,導(dao)緻尤(you)法在(zai)流動(dong)噪‼️聲(sheng)頻譜(pu)中區(qu)分兩(liang)者的(de)線譜(pu)。因此(ci),本研(yan)究采(cai)用第(di)1種✏️方(fang)法，保(bao)持離(li)心泵(beng)葉輪(lun)轉速(su)不變(bian),調節(jie)圖I中(zhong)閘閥(fa)1的開(kai)度,使(shi)管道(dao)中的(de)流量(liang)發生(sheng)變👌化(hua),在圖(tu)1中測(ce)量位(wei)置記(ji)錄水(shui)聲信(xin)号,對(dui)不同(tong)流量(liang)下水(shui)聲信(xin)号的(de)頻譜(pu)進行(hang)分析(xi)比較(jiao)。
 
　　圖3是(shi)不同(tong)流量(liang)情況(kuang)下,測(ce)量位(wei)置測(ce)得水(shui)聲信(xin)号的(de)🐆頻譜(pu)🔱,圖3中(zhong)向下(xia)箭頭(tou)所對(dui)應的(de)線謂(wei)頻率(lü)在管(guan)道流(liu)量改(gai)變過(guo)🚶‍♀️程中(zhong)沒有(you)發生(sheng)改變(bian),隻是(shi)線譜(pu)峰值(zhi)發生(sheng)了微(wei)小♻️改(gai)變,由(you)于離(li)心泵(beng)的葉(ye)輪轉(zhuan)速在(zai)流量(liang)改變(bian)過程(cheng)中保(bao)持不(bu)變,這(zhe)些線(xian)譜應(ying)該對(dui)應着(zhe)離心(xin)泵的(de)流動(dong)噪聲(sheng)。圖3中(zhong)方框(kuang)内線(xian)譜則(ze)随流(liu)量改(gai)變發(fa)生了(le)明顯(xian)變化(hua),這是(shi)因爲(wei)流量(liang)改變(bian)導緻(zhi)渦輪(lun)流量(liang)計的(de)渦輪(lun)轉速(su)發生(sheng)了變(bian)化。圖(tu)3中3個(ge)方框(kuang)内的(de)線譜(pu)分别(bie)對應(ying)渦輪(lun)流量(liang)計所(suo)❄️産生(sheng)流動(dong)噪聲(sheng)的基(ji)頻及(ji)其倍(bei)⛷️頻,以(yi)300Hz.600Hz及900Hz左(zuo)右爲(wei)頻率(lü)中⭕心(xin)。
　　選擇(ze)300Hz頻率(lü)對應(ying)的方(fang)框，研(yan)究方(fang)框内(nei)各線(xian)譜頻(pin)率與(yu)流量(liang)的對(dui)應關(guan)系,從(cong)圖3可(ke)看出(chu),流量(liang)改變(bian)與300Hz附(fu)近線(xian)譜頻(pin)率變(bian)化基(ji)本成(cheng)正比(bi)關系(xi)，由于(yu)渦輪(lun)流量(liang)計流(liu)動噪(zao)聲的(de)線譜(pu)⚽頻率(lü)與式(shi)(1)中的(de)電脈(mo)沖頻(pin)率成(cheng)正比(bi)，流量(liang)與頻(pin)🔴率之(zhi)間的(de)關系(xi)對應(ying)式(1)的(de)描述(shu)。
 
　　從圖(tu)3可以(yi)得出(chu)渦輪(lun)流量(liang)計流(liu)動噪(zao)聲的(de)頻譜(pu)特性(xing),随流(liu)量的(de)增大(da)，線譜(pu)頻率(lü)向高(gao)頻移(yi)動,且(qie)峰值(zhi)逐漸(jian)增加(jia),這與(yu)💞式(1)和(he)式(2)所(suo)描述(shu)的渦(wo)輪流(liu)量計(ji)流動(dong)噪聲(sheng)線譜(pu)的頻(pin)率及(ji)聲壓(ya)級與(yu)流量(liang)的對(dui)應關(guan)系基(ji)本一(yi)✂️緻,流(liu)量增(zeng)大,渦(wo)輪轉(zhuan)速提(ti)高,流(liu)動噪(zao)聲頻(pin)㊙️率升(sheng)高,聲(sheng)💃壓級(ji)增高(gao)。
4結束(shu)語
　　本(ben)研究(jiu)在離(li)心泵(beng)流動(dong)噪聲(sheng)試驗(yan)系統(tong)上對(dui)渦輪(lun)流🆚量(liang)🥵計産(chan)生的(de)流動(dong)噪聲(sheng)進行(hang)了測(ce)量分(fen)析,搞(gao)清了(le)其聲(sheng)學特(te)性。渦(wo)輪流(liu)量計(ji)會對(dui)管内(nei)流動(dong)噪聲(sheng)的頻(pin)譜特(te)性産(chan)🤞生顯(xian)著🏒影(ying)響。随(sui)流量(liang)增⭕大(da),渦輪(lun)流量(liang)計産(chan)生的(de)流動(dong)噪💋聲(sheng)頻率(lü)增高(gao),聲壓(ya)級增(zeng)大。在(zai)管道(dao)流噪(zao)聲🙇‍♀️的(de)測量(liang)試驗(yan)中,爲(wei)消除(chu)渦輪(lun)流量(liang)計的(de)流動(dong)噪聲(sheng),叮🔞依(yi)據其(qi)頻譜(pu)🔅特👨‍❤️‍👨性(xing),應用(yong)信号(hao)處理(li)的方(fang)法濾(lü)除其(qi)噪聲(sheng)。若要(yao)完全(quan)消除(chu)渦輪(lun)流💔量(liang)計流(liu)動🔞噪(zao)聲的(de)影響(xiang),可改(gai)🆚變渦(wo)輪流(liu)量計(ji)測量(liang)位置(zhi),将其(qi)安裝(zhuang)在圖(tu)1所示(shi)的“新(xin)位置(zhi)"處,試(shi)驗系(xi)統中(zhong)的隔(ge)聲水(shui)罐可(ke)以有(you)效🔞隔(ge)離🐉渦(wo)輪流(liu)量計(ji)産生(sheng)📐的流(liu)動噪(zao)聲。

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