摘要:渦輪流量計(jì)是研究管道水力學(xué)特性的常用測(cè)量?jī)x器，其測(cè)量方式會(huì)產(chǎn)生新的附加噪聲，這將對(duì)管道中流噪聲測(cè)量帶來(lái)一定的影響。本文在離心泵流動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上對(duì)渦輪流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，初步搞清了其聲學(xué)特性。
    渦輪流量計(jì)是管道系統(tǒng)中的常用測(cè)量工具，在流量測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用，但由于其測(cè)量原理是靠渦輪轉(zhuǎn)速來(lái)對(duì)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(dòng)而產(chǎn)生附加噪聲。本文將在離心泵流動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，上對(duì)渦輪流量計(jì)產(chǎn)生的流噪聲進(jìn)行初步研究。

1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：
   離心泵流動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)由泵、進(jìn)水管、出水管、閥門(mén)、隔聲水罐及水箱等部分組成。泵的水動(dòng)力噪聲是在泵的出水管上利用雙傳聲器法測(cè)量，測(cè)試段為鋼管，長(zhǎng)度為5米，在測(cè)試段上安裝水聽(tīng)器、振動(dòng)加速度計(jì)、壓力傳感器和流量計(jì)等傳感器。渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)是由葉輪動(dòng)葉、支架、外殼及磁阻傳感器組成，其原理是當(dāng)被測(cè)流體流過(guò)葉輪時(shí)，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(hào)。測(cè)得電脈沖頻率后，流量按式qv=f/c計(jì)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(jì)具有測(cè)量范圍大、精度高、壓力損失小和對(duì)水流結(jié)構(gòu)沒(méi)有干擾等優(yōu)點(diǎn)。由于渦輪流量計(jì)是靠渦輪的轉(zhuǎn)速來(lái)對(duì)應(yīng)管道中介質(zhì)的流量，因此在測(cè)量流量的同時(shí)會(huì)由于渦輪葉片本身的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生附加噪聲，該噪聲對(duì)測(cè)量沿管道傳播的離心泵噪聲將會(huì)產(chǎn)生一定的影響。本文將研究圖中測(cè)量位置處的水聲，研究該聲信號(hào)與渦輪流量計(jì)噪聲之間的關(guān)系。

圖1離心泵流動(dòng)噪聲測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
   調(diào)節(jié)管道中的流量會(huì)導(dǎo)致渦輪流量計(jì)轉(zhuǎn)速的變化，以此可發(fā)現(xiàn)所測(cè)水聲信號(hào)頻譜中哪個(gè)是由渦輪流量計(jì)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(guò)改變管道中閥的大小;前者在改變流量的同時(shí)，會(huì)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(huì)發(fā)生變化，這樣更容易在所測(cè)水聲信號(hào)中找到由于渦輪流量計(jì)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(cè)量位置所得聲信號(hào)的頻譜，圖2中箭頭所對(duì)應(yīng)的線譜頻率在管道流量改變過(guò)程中沒(méi)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(mén)改變流量時(shí)，只有方框中線譜發(fā)生明顯偏移，因此，圖3中三個(gè)方框分別對(duì)應(yīng)渦輪流量計(jì)所產(chǎn)生流動(dòng)噪聲的基頻及其倍頻。隨流量的增大，線譜頻率向高頻移動(dòng)，且峰值逐漸增加，這與旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械所產(chǎn)生流動(dòng)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(shí)隨渦輪轉(zhuǎn)速的增大，其聲壓級(jí)也逐漸升高。
    圖4中實(shí)線為無(wú)流量計(jì)測(cè)量水聲信號(hào)的頻譜，虛線部分為有流量計(jì)時(shí)相同位置相同工況下測(cè)得水聲信號(hào)的頻譜，從圖4中可以看出，有流量計(jì)時(shí)在300Hz附近出現(xiàn)了明顯的諧振峰，由于渦輪流量計(jì)的使用，使得管道內(nèi)總聲壓級(jí)由169dB上升至173dB。由此可見(jiàn)，由于流量計(jì)顯著改變了管內(nèi)流動(dòng)噪聲的頻譜特性和聲壓級(jí)的大小。

圈4渦輪流量計(jì)對(duì)管道流嗓聲的影響

3、結(jié)語(yǔ)：
   本文在離心泵流動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上對(duì)渦輪流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，初步搞清了其聲學(xué)特性。禍輪流量計(jì)會(huì)對(duì)管內(nèi)流動(dòng)噪聲的頻譜特性產(chǎn)生顯著影響，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離實(shí)際值。為了排除渦輪流量計(jì)噪聲的影響，可按圖1所示方式，將渦輪流量計(jì)安裝在圖中新位置處，此時(shí)隔聲水罐可以有效隔離渦輪流量計(jì)產(chǎn)生的流動(dòng)噪聲的。