在离心泵流动噪声实验系统中对涡轮流量计的流

摘要:涡轮流量计是研究管道水力学特性的常用测量仪器，其测量方式会产生新的附加噪声，这将对管道中流噪声测量带来一定的影响。本文在离心泵流动噪声实验系统上对涡轮流量计运转产生的噪声进行了实验测量，初步搞清了其声学特性。
    涡轮流量计是管道系统中的常用测量工具，在流量测量中得到了广泛应用，但由于其测量原理是靠涡轮转速来对应管道中介质流量的大小，因此又不可避免地由于涡轮转动而产生附加噪声。华云仪表将在离心泵流动噪声实验系统，上对涡轮流量计产生的流噪声进行初步研究。

1、实验系统：
   离心泵流动噪声实验系统如图1所示，该系统由泵、进水管、出水管、阀门、隔声水罐及水箱等部分组成。泵的水动力噪声是在泵的出水管上利用双传声器法测量，测试段为钢管，长度为5米，在测试段上安装水听器、振动加速度计、压力传感器和流量计等传感器。涡轮流量计的结构是由叶轮动叶、支架、外壳及磁阻传感器组成，其原理是当被测流体流过叶轮时，叶轮旋转，周期切割壳体中磁钢形成的磁力线，使磁阻呈周期性变化，输出与流量成正比的电脉冲信号。测得电脉冲频率后，流量按式qv=f/c计算，式中9，为体积流量，C是仪表常数，由制造厂给出。涡轮流量计具有测量范围大、精度高、压力损失小和对水流结构没有干扰等优点。由于涡轮流量计是靠涡轮的转速来对应管道中介质的流量，因此在测量流量的同时会由于涡轮叶片本身的旋转而产生附加噪声，该噪声对测量沿管道传播的离心泵噪声将会产生一定的影响。本文将研究图中测量位置处的水声，研究该声信号与涡轮流量计噪声之间的关系。

图1离心泵流动噪声测试系统简图

2、实验结果：
   调节管道中的流量会导致涡轮流量计转速的变化，以此可发现所测水声信号频谱中哪个是由涡轮流量计的旋转所引起。调节流量的方法有两种，一是改变泵轴的转速，二是通过改变管道中阀的大小;前者在改变流量的同时，会使得离心泵线谱噪声的频率也发生变化，而后者只是流量发生改变，离泵线谱噪声的频率不会发生变化，这样更容易在所测水声信号中找到由于涡轮流量计所导致的噪声。本研究采用后一种方法改变流量。
    图2和图3是不同流量情况下，测量位置所得声信号的频谱，图2中箭头所对应的线谱频率在管道流量改变过程中没有发生改变，只是线谱峰值发生了微小改变。图3中可以看出当调节阀门改变流量时，只有方框中线谱发生明显偏移，因此，图3中三个方框分别对应涡轮流量计所产生流动噪声的基频及其倍频。随流量的增大，线谱频率向高频移动，且峰值逐渐增加，这与旋转流体机械所产生流动噪声的特性基本一致，频率越高意谓着转速越高，转速越高意谓着流量越大，同时随涡轮转速的增大，其声压级也逐渐升高。
    图4中实线为无流量计测量水声信号的频谱，虚线部分为有流量计时相同位置相同工况下测得水声信号的频谱，从图4中可以看出，有流量计时在300Hz附近出现了明显的谐振峰，由于涡轮流量计的使用，使得管道内总声压级由169dB上升至173dB。由此可见，由于流量计显著改变了管内流动噪声的频谱特性和声压级的大小。

圈4涡轮流量计对管道流嗓声的影响

3、结语：
   华云仪表在离心泵流动噪声实验系统上对涡轮流量计运转产生的噪声进行了实验研究，初步搞清了其声学特性。祸轮流量计会对管内流动噪声的频谱特性产生显著影响，导致测量结果远远偏离实际值。为了排除涡轮流量计噪声的影响，可按图1所示方式，将涡轮流量计安装在图中新位置处，此时隔声水罐可以有效隔离涡轮流量计产生的流动噪声的。