涡轮流量计对管道中流动噪声的影响
为确认涡轮流量计流动噪声的频谱曲线,设法移去图1中的涡轮流量计,此时测量得到的频谱只是离心泵流动噪声的频谱。
图2是在保持管道中流量不变的情况下,有、无涡轮流量计对管道中水声信号频谱的影响,实线和虚线分别对应有、无涡轮流量计两种情况。可以看出涡轮流量计的存在使管道中流动噪声的频谱图中增加了100Hz、600Hz和900Hz处的线谱,因此涡轮流量计流动噪声主要是由300Hz及其倍频线谱组成。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,涡轮流量计显著改变了管内流动噪声的频谱特性和声压级的高低。
涡轮流量计流动噪声的特性
调节管道流体的流量,测量涡轮流量计流动噪声如何随流量变化。流量调节的方法有两种:一是改变闸阀1的开度;二是改变泵轴的转速。前者只是流量发生改变,离心泵线谱噪声的频率不会发生变化,谱值的改变也不显著,而涡轮流量计流动噪声离散线谱的频率和谱值却可能发生很大变化,这样就能在所测水声信号频谱中确定由于涡轮流量计所导致的流动噪声。而后者在改变流量的同时,会使得离心泵流动噪声和涡轮流量计的线谱噪声都发生变化,导致无法在流动噪声频谱中区分两者的线谱。因此,本研究采用第1种方法,保持离心泵叶轮转速不变,调节图1中闸阀1的开度,使管道中的流量发生变化,在图1中测量位置记录水声信号,对不同流量下水声信号的频谱进行分析比较。图3是不同流量情况下,测量位置测得水声信号的频谱,图3中向下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,由于离心泵的叶轮转速在流量改变过程中保持不变,这些线谱应该对应着离心泵的流动噪声。
图3中方框内线谱则随流量改变发生了明显变化,这是因为流量改变导致涡轮流量计的涡轮转速发生了变化。图3中3个方框内的线谱分别对应涡轮流量计所产生流动噪声的基频及其倍频,以300Hz、600Hz及900Hz左右为频率中心。
选择300Hz频率对应的方框,研究方框内各线谱频率与流量的对应关系,从图3可看出,流量改变与300Hz附近线谱频率变化基本成正比关系,由于涡轮流量计流动噪声的线谱频率与式(1)中的电脉冲频率成正比,流量与频率之间的关系对应式(1)的描述。
从图3可以得出涡轮流量计流动噪声的频谱特性,随流量的增大,线谱频率向高频移动,且峰值逐渐增加,这与式(1)和式(2)所描述的涡轮流量计流动噪声线谱的频率及声压级与流量的对应关系基本一致,流量增大,涡轮转速提高,流动噪声频率升高,声压级增高. |
