渦輪流量計對管道中流動噪聲的影響
為確認(rèn)渦輪流量計流動噪聲的頻譜曲線,設(shè)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(yīng)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(nèi)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(nèi)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)的方法有兩種:一是改變閘閥1的開度;二是改變泵軸的轉(zhuǎn)速。前者只是流量發(fā)生改變,離心泵線譜噪聲的頻率不會發(fā)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(fā)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(dǎo)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(fā)生變化,導(dǎo)致無法在流動噪聲頻譜中區(qū)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(zhuǎn)速不變,調(diào)節(jié)圖1中閘閥1的開度,使管道中的流量發(fā)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(jìn)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(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,由于離心泵的葉輪轉(zhuǎn)速在流量改變過程中保持不變,這些線譜應(yīng)該對應(yīng)著離心泵的流動噪聲。
圖3中方框內(nèi)線譜則隨流量改變發(fā)生了明顯變化,這是因為流量改變導(dǎo)致渦輪流量計的渦輪轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化。圖3中3個方框內(nèi)的線譜分別對應(yīng)渦輪流量計所產(chǎn)生流動噪聲的基頻及其倍頻,以300Hz、600Hz及900Hz左右為頻率中心。
選擇300Hz頻率對應(yīng)的方框,研究方框內(nèi)各線譜頻率與流量的對應(yīng)關(guān)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(guān)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(guān)系對應(yīng)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(yīng)關(guān)系基本一致,流量增大,渦輪轉(zhuǎn)速提高,流動噪聲頻率升高,聲壓級增高. |
