摘要:渦輪流量計是研究管道水力學(xué)特性的常用測量儀器，其測量方式會產(chǎn)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(tǒng)上對渦輪流量計運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行了實驗測量，初步搞清了其聲學(xué)特性。
    渦輪流量計是管道系統(tǒng)中的常用測量工具，在流量測量中得到了廣泛應(yīng)用，但由于其測量原理是靠渦輪轉(zhuǎn)速來對應(yīng)管道中介質(zhì)流量的大小，因此又不可避免地由于渦輪轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生附加噪聲。本文將在離心泵流動噪聲實驗系統(tǒng)，上對渦輪流量計產(chǎn)生的流噪聲進(jìn)行初步研究。

1、實驗系統(tǒng)：
   離心泵流動噪聲實驗系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)由泵、進(jìn)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(jié)構(gòu)是由葉輪動葉、支架、外殼及磁阻傳感器組成，其原理是當(dāng)被測流體流過葉輪時，葉輪旋轉(zhuǎn)，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(shù)，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(jié)構(gòu)沒有干擾等優(yōu)點。由于渦輪流量計是靠渦輪的轉(zhuǎn)速來對應(yīng)管道中介質(zhì)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(zhuǎn)而產(chǎn)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(chǎn)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(guān)系。

圖1離心泵流動噪聲測試系統(tǒng)簡圖

2、實驗結(jié)果：
   調(diào)節(jié)管道中的流量會導(dǎo)致渦輪流量計轉(zhuǎn)速的變化，以此可發(fā)現(xiàn)所測水聲信號頻譜中哪個是由渦輪流量計的旋轉(zhuǎn)所引起。調(diào)節(jié)流量的方法有兩種，一是改變泵軸的轉(zhuǎn)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(fā)生變化，而后者只是流量發(fā)生改變，離泵線譜噪聲的頻率不會發(fā)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(dǎo)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(yīng)的線譜頻率在管道流量改變過程中沒有發(fā)生改變，只是線譜峰值發(fā)生了微小改變。圖3中可以看出當(dāng)調(diào)節(jié)閥門改變流量時，只有方框中線譜發(fā)生明顯偏移，因此，圖3中三個方框分別對應(yīng)渦輪流量計所產(chǎn)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(zhuǎn)流體機械所產(chǎn)生流動噪聲的特性基本一致，頻率越高意謂著轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)速越高意謂著流量越大，同時隨渦輪轉(zhuǎn)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(xiàn)了明顯的諧振峰，由于渦輪流量計的使用，使得管道內(nèi)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(nèi)流動噪聲的頻譜特性和聲壓級的大小。

圈4渦輪流量計對管道流嗓聲的影響

3、結(jié)語：
   本文在離心泵流動噪聲實驗系統(tǒng)上對渦輪流量計運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行了實驗研究，初步搞清了其聲學(xué)特性。禍輪流量計會對管內(nèi)流動噪聲的頻譜特性產(chǎn)生顯著影響，導(dǎo)致測量結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(chǎn)生的流動噪聲的。