摘　要：針(zhen)對大型(xing)低揚程(cheng)泵站進(jìn)水流道(dào)斷面形(xíng)狀及流(liu)态變化(hua)複雜，難(nán)以選擇(ze)時差式(shì)超聲波(bo)流量計(ji) 測流斷(duan)面的實(shi)際情況(kuàng)，提出可(ke)通過對(duì)進水流(liú)道進行(hang)數值模(mó)拟來确(que)定并優(you)化超聲(shēng)波流量(liàng)計換能(néng)器的安(an)裝位置(zhi)，并對換(huàn)能器的(de)安裝對(dui)數進行(háng)優化.結(jie)合南水(shui)北調東(dong)線工程(chéng)寶應泵(bèng)站水泵(beng)裝置模(mo)型試驗(yàn)，對兩款(kuan)時差式(shi)超聲波(bō)流量計(jì) 與高精(jīng)度水力(li)機械試(shì)驗台流(liú)量測試(shì)設備進(jìn)行了對(dui)比測試(shi).結果表(biao)明，兩款(kuan)流量計(jì)最大相(xiàng)對誤差(cha)分别爲(wei)1.60％和0.39％，均具(ju)有較高(gāo)的測🐕試(shì)精度，穩(wen)定性也(ye)較好，能(néng)滿足泵(bèng)🔱站現場(chang)⛹🏻‍♀️測試的(de)精度要(yào)求.
　　大型(xíng)低揚程(chéng)泵站在(zài)我國的(de)平原地(di)區應用(yong)廣泛，在(zài)農田灌(guàn)🌂溉排水(shuǐ)、城市防(fáng)洪、跨流(liu)域調水(shui)等方面(miàn)發揮了(le)重要作(zuo)用.由于(yu)這類泵(beng)🤟站一般(bān)帶有形(xing)狀較爲(wei)複雜的(de)進出水(shuǐ)流道，不(bú)同🔞運行(hang)工🆚況下(xia)流道内(nei)的水流(liú)流動情(qíng)況也很(hěn)複雜🏃，因(yin)此，利用(yòng)泵裝置(zhi)自💋身條(tiao)件布置(zhi)測流設(she)備來進(jìn)行泵流(liú)量測量(liàng)，往往難(nán)以滿足(zu)測試設(shè)備所要(yào)求的斷(duàn)面流速(sù)分布均(jun)勻或漸(jian)變👨‍❤️‍👨流的(de)🏃🏻條件，從(cong)而影響(xiang)到測試(shi)精度.目(mù)前，泵站(zhan)測流常(chang)用的⭐方(fāng)法有流(liu)速儀法(fǎ)、鹽水濃(nong)度法、五(wu)孔探針(zhēn)法、差壓(ya)計法等(deng)［1－5］.這些方(fāng)法在測(ce)試精度(dù)、安裝的(de)繁簡程(cheng)度、測試(shi)工作量(liang)大小等(děng)方面各(gè)有特色(sè)，但至今(jīn)尚沒有(you)一種公(gōng)認的既(ji)簡便可(kě)靠，又具(jù)有較高(gao)精度的(de)測試方(fang)法.這一(yī)現狀在(zai)一定程(cheng)度上影(ying)響✨了大(da)型低揚(yáng)程泵站(zhan)的技術(shu)進👣步和(he)科學管(guan)理.
　　近年(nian)來，時差(cha)式超聲(shēng)波流量(liang)計測流(liu)技術有(yǒu)了很大(dà)的發展(zhǎn)，并在💰水(shui)電站行(hang)業的現(xiàn)場測試(shi)中有了(le)較好的(de)應用.這(zhè)是由于(yu)水🔞電站(zhan)🔱一般有(yǒu)較長的(de)直段輸(shū)水管道(dào)，斷面形(xíng)狀較爲(wèi)規則，因(yīn)此其流(liú)态條件(jiàn)較好，相(xiàng)對容易(yì)滿足換(huan)能器的(de)安裝要(yào)求.但是(shi)大型低(di)揚程泵(bèng)站的情(qing)況則不(bu)相同.雖(sui)然超聲(sheng)波流量(liàng)計近年(nian)來💋在泵(beng)站現場(chǎng)測試中(zhōng)有一些(xiē)應用［1］，取(qu)得了一(yī)些成果(guǒ)，但是仍(reng)然處于(yu)起✏️步或(huo)探索階(jie)段.其中(zhong)的難點(diǎn)主要是(shì)難以選(xuǎn)擇到流(liu)速分布(bù)較爲均(jun)勻的測(ce)流斷面(miàn).如果能(neng)在保證(zhèng)較高精(jing)度的前(qián)提下找(zhao)到合适(shì)的換能(neng)器布設(she)位置和(he)布設方(fāng)式，如果(guo)能有效(xiao)地減少(shao)換能器(qì)安裝對(dui)數以降(jiang)低現場(chǎng)測試的(de)工作量(liàng)和測試(shì)成本，則(ze)将有力(lì)地推動(dong)該技⭐術(shu)在泵站(zhàn)行業的(de)應用，并(bìng)将有效(xiao)地促進(jìn)我國大(da)型低揚(yang)程泵站(zhàn)的建設(she)和管🌂理(li)水平.
　　采(cai)用兩款(kuǎn)超聲波(bō)流量計(jì)與精度(dù)佳水力(li)機械試(shi)驗台流(liú)量測試(shi)設備來(lái)進行對(duì)比測試(shì)，得到其(qi)模型測(ce)試誤差(cha)，從而爲(wei)提高🐕大(da)型🔴低揚(yang)程泵站(zhan)流量的(de)測流精(jing)度，找到(dao)有效的(de)方法⚽.
1　時(shi)差式超(chao)聲波流(liu)量計測(ce)流技術(shù)
　　應用超(chāo)聲波流(liu)量計常(cháng)用的測(ce)量方法(fa)爲傳播(bō)速度✍️差(cha)法、多普(pǔ)勒法等(deng).傳播速(su)度差法(fa)又包括(kuò)直接時(shi)差法、相(xiàng)差法和(he)頻🔆差法(fa)［6］.時差式(shì)超聲波(bō)流量計(jì)的工作(zuo)原理如(rú)圖1所示(shì)🌏.它利用(yòng)超聲波(bo)換能器(qi)接收、發(fā)射超聲(sheng)波，通過(guo)測量超(chāo)聲波在(zài)介質中(zhōng)的順流(liu)和逆流(liu)傳播時(shi)間差來(lái)間接測(cè)量流☀️體(tǐ)的流速(sù)，再通過(guò)流速及(ji)斷面情(qing)況來計(ji)算流量(liàng)［7，8］.

2　流量(liang)對比測(cè)試
2.1　試驗(yàn)台與測(ce)試設備(bèi)
　　如圖2所(suǒ)示，效率(lǜ)測試系(xì)統綜合(hé)誤差爲(wei)±0.39％.該試驗(yan)台于2025年(nian)12月通過(guo)⁉️由江蘇(sū)省科技(ji)廳組織(zhi)的鑒定(ding)，并于200４年(nián)通♊過國(guo)✔️家計🈲量(liang)論證評(píng)審.試驗(yàn)台流量(liang)測試設(she)備爲ＤＮ４00型(xing)電磁流(liú)量計，标(biao)🌈定精度(du)爲±0.197％.

2.2　換能(néng)器安裝(zhuang)位置
　　結(jié)合南水(shuǐ)北調東(dong)線工程(chéng)寶應泵(bèng)站［9，10］水泵(bèng)裝置模(mo)型🚩試驗(yan)，模型比(bi)λ＝1∶9.833，對兩款(kuǎn)時差式(shì)超聲波(bo)流量計(ji)與試驗(yan)台流量(liang)測👌試設(shè)備進行(háng)了對比(bi)測試.流(liu)量計1采(cǎi)用10對換(huan)能器，流(liú)量計2采(cai)用8對換(huan)能器，安(ān)裝位🙇‍♀️置(zhi)示意見(jiàn)圖☀️3.兩款(kuǎn)流量計(ji)的廠商(shāng)在試驗(yan)前🔆均進(jin)行了⚽進(jin)水流道(dao)🏃🏻三維紊(wěn)流數值(zhi)模拟，通(tong)過計算(suàn)，确定在(zai)流态相(xiàng)對較好(hǎo)的進水(shui)流道内(nèi)安裝換(huàn)能器，并(bing)對安裝(zhuang)位置進(jin)行了優(you)化.

2.3　對比(bi)測試結(jié)果
　　試驗(yàn)時以試(shì)驗台ＤＮ４00型(xíng) 電磁流(liu)量計 的(de)測試值(zhí)作爲标(biāo)準值，測(ce)試範圍(wei)爲（0.795～1.163）Qｅ（Qｅ爲試(shi)驗泵裝(zhuāng)置在♻️水(shuǐ)🛀🏻泵葉片(pian)角度爲(wei)0°時的最(zuì)高效率(lǜ)點流量(liang)）.對比測(ce)❓試時，對(dui)每個流(liu)量點均(jun)進行了(le)3次重複(fú)測量.表(biao)1爲流🔴量(liang)計1和流(liú)量計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻2單(dān)點測試(shì)數據記(jì)錄.

　　表2和(hé)表3分别(bie)爲流量(liang)計1和流(liú)量計2與(yu)試驗台(tái)流量計(jì)對比測(ce)試的誤(wu)差計算(suàn)，其中絕(jue)對誤差(cha)爲流量(liàng)計測試(shi)值與試(shì)‼️驗台測(cè)試值之(zhi)差，相對(dui)誤差爲(wèi)絕對誤(wu)差與試(shi)驗台測(cè)試值之(zhī)比♍，表中(zhong)流‼️量測(cè)試值均(jun1)爲3次測(ce)量的平(ping)均❗值.


　　由(yóu)表1～表3可(kě)知，與試(shì)驗台流(liu)量計實(shí)測值相(xiang)比，流量(liang)計🏃🏻‍♂️1和流(liú)量計2的(de)㊙️誤差範(fàn)圍分别(bié)爲－1.60％～－0.59％及－0.39％～0.18％，最(zuì)大相對(duì)誤差分(fen)别爲1.60％和(hé)0.39％.兩🈲款流(liú)量計均(jun1)具有較(jiào)高的精(jing)度，但流(liu)量計2的(de)流量測(ce)量精❗度(du)更高，穩(wen)定性更(gèng)好.
3　結　論(lun)
　　近年來(lai)，在國内(nei)開始應(yīng)用的時(shi)差式超(chao)聲波流(liu)量計🐇，其(qí)流速測(cè)量保證(zhèng)精度一(yī)般爲±0.5％（規(gui)則斷面(mian)）.如果将(jiāng)其🆚應用(yòng)于大型(xing)低揚程(cheng)泵站，并(bing)在進水(shuǐ)流道内(nei)布置換(huàn)能器，通(tōng)過進一(yī)步的優(you)化，還可(kě)以達到(dào)更高的(de)精度🐆［7］.即(ji)使考慮(lü)🌂到換能(néng)器安裝(zhuang)、過流斷(duàn)面積測(cè)量等方(fāng)面的因(yin)素，現場(chǎng)㊙️測試精(jing)度仍可(kě)望控制(zhì)在±1.5％以内(nèi)，可以滿(man)足泵站(zhan)現場測(cè)試的需(xū)要，采用(yòng)三維紊(wen)流數值(zhi)🔆模拟方(fang)法模拟(ni)泵站進(jìn)水流道(dao)📧内的流(liu)場，不僅(jin)可以優(you)化♌超聲(sheng)波流量(liàng)計換能(neng)器的安(an)裝位置(zhì)，提🔆高🔴測(cè)試精度(du)，還可對(duì)換能器(qì)的安裝(zhuāng)對數進(jìn)行優化(huà)，從而達(dá)到減♉少(shao)測試用(yong)換能器(qi)的數量(liàng)、減小安(ān)裝工作(zuo)量和測(ce)試費用(yong)的目的(de)［7］.
　　時差式(shi)超聲波(bō)流量計(jì)具有安(an)裝簡單(dan)、抗幹擾(rao)能力⚽強(qiáng)、阻力損(sǔn)失小等(děng)優點，可(ke)實現流(liu)量的在(zai)線測量(liàng)，通過對(duì)⛹🏻‍♀️大型低(di)揚程泵(bèng)站進水(shui)流道進(jìn)行三維(wei)紊流數(shù)值模拟(ni)來确定(ding)換能器(qì)⭐的安裝(zhuāng)方式，能(neng)有效地(dì)提高流(liu)量測試(shì)精度，從(cong)而爲大(dà)型低揚(yang)程泵站(zhan)提供一(yī)種簡便(biàn)可靠，且(qie)具有較(jiao)高精度(du)的流量(liàng)測試新(xin)方法.

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