在電磁流量計實驗過程中已經確保挖泥船在淤泥或細粉沙土土質的施工條件下進行,同時必須使管內泥漿濃度在合理范圍,即在一個較寬的流速范圍內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置在合理范圍。在實驗過程中,根據船上壓力歷史數據,設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,讓系統穩定工作一段時間后,通過調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泵輸出功率導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(對應方法2)有明顯上升趨勢,并在艙內泵輸出功率穩定時趨于平穩,與艙內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示物測得的流速平均值。實驗中濃度數據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,該移動長度根據標示物的平均流速值除1.5m后得到。
由表2可知,相比于標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。按照相對誤差標準,在整個流速測量過程中,流速越高相應測量誤差越小,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%。上述結果表明，本文提出的流速計算方法更加合理和客觀。 |
