渦輪流量計對管道中流動噪聲的影響
為確認渦輪流量計流動噪聲的頻譜曲線,設法移去圖1中的渦輪流量計,此時測量得到的頻譜只是離心泵流動噪聲的頻譜。
圖2是在保持管道中流量不變的情況下,有、無渦輪流量計對管道中水聲信號頻譜的影響,實線和虛線分別對應有、無渦輪流量計兩種情況。可以看出渦輪流量計的存在使管道中流動噪聲的頻譜圖中增加了100Hz、600Hz和900Hz處的線譜,因此渦輪流量計流動噪聲主要是由300Hz及其倍頻線譜組成。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,渦輪流量計顯著改變了管內流動噪聲的頻譜特性和聲壓級的高低。
渦輪流量計流動噪聲的特性
調節管道流體的流量,測量渦輪流量計流動噪聲如何隨流量變化。流量調節的方法有兩種:一是改變閘閥1的開度;二是改變泵軸的轉速。前者只是流量發生改變,離心泵線譜噪聲的頻率不會發生變化,譜值的改變也不顯著,而渦輪流量計流動噪聲離散線譜的頻率和譜值卻可能發生很大變化,這樣就能在所測水聲信號頻譜中確定由于渦輪流量計所導致的流動噪聲。而后者在改變流量的同時,會使得離心泵流動噪聲和渦輪流量計的線譜噪聲都發生變化,導致無法在流動噪聲頻譜中區分兩者的線譜。因此,本研究采用第1種方法,保持離心泵葉輪轉速不變,調節圖1中閘閥1的開度,使管道中的流量發生變化,在圖1中測量位置記錄水聲信號,對不同流量下水聲信號的頻譜進行分析比較。圖3是不同流量情況下,測量位置測得水聲信號的頻譜,圖3中向下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,由于離心泵的葉輪轉速在流量改變過程中保持不變,這些線譜應該對應著離心泵的流動噪聲。
圖3中方框內線譜則隨流量改變發生了明顯變化,這是因為流量改變導致渦輪流量計的渦輪轉速發生了變化。圖3中3個方框內的線譜分別對應渦輪流量計所產生流動噪聲的基頻及其倍頻,以300Hz、600Hz及900Hz左右為頻率中心。
選擇300Hz頻率對應的方框,研究方框內各線譜頻率與流量的對應關系,從圖3可看出,流量改變與300Hz附近線譜頻率變化基本成正比關系,由于渦輪流量計流動噪聲的線譜頻率與式(1)中的電脈沖頻率成正比,流量與頻率之間的關系對應式(1)的描述。
從圖3可以得出渦輪流量計流動噪聲的頻譜特性,隨流量的增大,線譜頻率向高頻移動,且峰值逐漸增加,這與式(1)和式(2)所描述的渦輪流量計流動噪聲線譜的頻率及聲壓級與流量的對應關系基本一致,流量增大,渦輪轉速提高,流動噪聲頻率升高,聲壓級增高. |
