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          在離心泵流動噪聲實驗系統中對渦輪流量計的流噪聲進行剖析研究

          作者: 來源: 發布時間:2018-04-03 12:31:33

          摘要:渦輪流量計是研究管道水力學特性的常用測量儀器,其測量方式會產生新的附加噪聲,這將對管道中流噪聲測量帶來一定的影響。本文在離心泵流動噪聲實驗系統上對渦輪流量計運轉產生的噪聲進行了實驗測量,初步搞清了其聲學特性。
              渦輪流量計是管道系統中的常用測量工具,在流量測量中得到了廣泛應用,但由于其測量原理是靠渦輪轉速來對應管道中介質流量的大小,因此又不可避免地由于渦輪轉動而產生附加噪聲。三暢儀表將在離心泵流動噪聲實驗系統,上對渦輪流量計產生的流噪聲進行初步研究。

          1、實驗系統:
             離心泵流動噪聲實驗系統如圖1所示,該系統由泵、進水管、出水管、閥門、隔聲水罐及水箱等部分組成。泵的水動力噪聲是在泵的出水管上利用雙傳聲器法測量,測試段為鋼管,長度為5米,在測試段上安裝水聽器、振動加速度計、壓力傳感器和流量計等傳感器。渦輪流量計的結構是由葉輪動葉、支架、外殼及磁阻傳感器組成,其原理是當被測流體流過葉輪時,葉輪旋轉,周期切割殼體中磁鋼形成的磁力線,使磁阻呈周期性變化,輸出與流量成正比的電脈沖信號。測得電脈沖頻率后,流量按式qv=f/c計算,式中9,為體積流量,C是儀表常數,由制造廠給出。渦輪流量計具有測量范圍大、精度高、壓力損失小和對水流結構沒有干擾等優點。由于渦輪流量計是靠渦輪的轉速來對應管道中介質的流量,因此在測量流量的同時會由于渦輪葉片本身的旋轉而產生附加噪聲,該噪聲對測量沿管道傳播的離心泵噪聲將會產生一定的影響。本文將研究圖中測量位置處的水聲,研究該聲信號與渦輪流量計噪聲之間的關系。

          離心泵流動噪聲測試系統簡圖
          圖1離心泵流動噪聲測試系統簡圖

          2、實驗結果:
             調節管道中的流量會導致渦輪流量計轉速的變化,以此可發現所測水聲信號頻譜中哪個是由渦輪流量計的旋轉所引起。調節流量的方法有兩種,一是改變泵軸的轉速,二是通過改變管道中閥的大小;前者在改變流量的同時,會使得離心泵線譜噪聲的頻率也發生變化,而后者只是流量發生改變,離泵線譜噪聲的頻率不會發生變化,這樣更容易在所測水聲信號中找到由于渦輪流量計所導致的噪聲。本研究采用后一種方法改變流量。
              圖2和圖3是不同流量情況下,測量位置所得聲信號的頻譜,圖2中箭頭所對應的線譜頻率在管道流量改變過程中沒有發生改變,只是線譜峰值發生了微小改變。圖3中可以看出當調節閥門改變流量時,只有方框中線譜發生明顯偏移,因此,圖3中三個方框分別對應渦輪流量計所產生流動噪聲的基頻及其倍頻。隨流量的增大,線譜頻率向高頻移動,且峰值逐漸增加,這與旋轉流體機械所產生流動噪聲的特性基本一致,頻率越高意謂著轉速越高,轉速越高意謂著流量越大,同時隨渦輪轉速的增大,其聲壓級也逐漸升高。
              圖4中實線為無流量計測量水聲信號的頻譜,虛線部分為有流量計時相同位置相同工況下測得水聲信號的頻譜,從圖4中可以看出,有流量計時在300Hz附近出現了明顯的諧振峰,由于渦輪流量計的使用,使得管道內總聲壓級由169dB上升至173dB。由此可見,由于流量計顯著改變了管內流動噪聲的頻譜特性和聲壓級的大小。


          圖2圖3

           

          渦輪流量計對管道流嗓聲的影響

          圈4渦輪流量計對管道流嗓聲的影響

          3、結語:
             三暢儀表在離心泵流動噪聲實驗系統上對渦輪流量計運轉產生的噪聲進行了實驗研究,初步搞清了其聲學特性。禍輪流量計會對管內流動噪聲的頻譜特性產生顯著影響,導致測量結果遠遠偏離實際值。為了排除渦輪流量計噪聲的影響,可按圖1所示方式,將渦輪流量計安裝在圖中新位置處,此時隔聲水罐可以有效隔離渦輪流量計產生的流動噪聲的。
           

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