在電磁流量計實驗過程中已經(jīng)確保挖泥船在淤泥或細(xì)粉沙土土質(zhì)的施工條件下進行,同時必須使管內(nèi)泥漿濃度在合理范圍,即在一個較寬的流速范圍內(nèi)工作而不至于形成段塞流甚至管道堵塞等極端情況,因此需要把水下泥泵真空壓力設(shè)置在合理范圍。在實驗過程中,根據(jù)船上壓力歷史數(shù)據(jù),設(shè)置真空壓力值范圍為[0.5MPa,12.0MPa]。
具體實驗步驟如下。
步驟1不斷近似等間距地增加艙內(nèi)泵的輸出功率從而改變流速。
步驟2在每個固定的輸出功率下,讓系統(tǒng)穩(wěn)定工作一段時間后,通過調(diào)整絞刀的挖深得到依次遞增的泥漿濃度并記錄泥漿的瞬時濃度。
步驟3在每個固定的輸出功率下,從管口放入標(biāo)志物并記錄其放入時間及到達管口的時間,從而得到漂浮物的度越時間。實驗中輸送管徑的長度為5000m,因此得到的平均流速的相對誤差較小,具有客觀性。
圖5顯示電磁流量計測量的瞬時流速(對應(yīng)方法1)近乎平緩,由于輸出功率的增加幅度并不足夠大,使得電磁流量計本身的輸出不能反映出整個艙內(nèi)泵輸出功率導(dǎo)致的實際流速的增加,而且由于整體含率逐漸增加,輸出流速甚至有下降趨勢。這與實際工況和經(jīng)驗不符,因為含率的增加不可能根本改變流速的變化趨勢,而使用本文方法計算得到的流速(對應(yīng)方法2)有明顯上升趨勢,并在艙內(nèi)泵輸出功率穩(wěn)定時趨于平穩(wěn),與艙內(nèi)泵的輸出功率基本一致。
表2進一步比較了電磁流量計按照3種方法計算的平均流速。其中,平均流速是指由電磁流量計輸出流速的平均值；修正流速是指用本研究提出的方法計算的流速的平均值；客觀流速是指通過標(biāo)示物測得的流速平均值。實驗中濃度數(shù)據(jù)使用射線源密度計得到,考慮到船上上游射線源密度計與下游電磁流量計相距1.5m,因此將射線源密度計的濃度測量值序列向后移動一定長度,該移動長度根據(jù)標(biāo)示物的平均流速值除1.5m后得到。
由表2可知,相比于標(biāo)示物測得的客觀流速,本文方法計算的平均流速明顯更加接近實際值。按照相對誤差標(biāo)準(zhǔn),在整個流速測量過程中,流速越高相應(yīng)測量誤差越小,本文方法的相對誤差從10.30%降低到7.23%。而僅僅依賴于已有電磁流量計所測量的流速,不僅相對誤差更大,而且隨著流速和濃度的增大而增大,相對誤差從12.30%增大到17.28%。上述結(jié)果表明，本文提出的流速計算方法更加合理和客觀。 |
