在电磁流量计实验过程中已经确保挖泥船在淤泥或细粉沙土土质的施工条件下进行,同时必须使管内泥浆浓度在合理范围,即在一个较宽的流速范围内工作而不至于形成段塞流甚至管道堵塞等极端情况,因此需要把水下泥泵真空压力设置在合理范围。在实验过程中,根据船上压力历史数据,设置真空压力值范围为[0.5MPa,12.0MPa]。
具体实验步骤如下。
步骤1不断近似等间距地增加舱内泵的输出功率从而改变流速。
步骤2在每个固定的输出功率下,让系统稳定工作一段时间后,通过调整绞刀的挖深得到依次递增的泥浆浓度并记录泥浆的瞬时浓度。
步骤3在每个固定的输出功率下,从管口放入标志物并记录其放入时间及到达管口的时间,从而得到漂浮物的度越时间。实验中输送管径的长度为5000m,因此得到的平均流速的相对误差较小,具有客观性。
图5显示电磁流量计测量的瞬时流速(对应方法1)近乎平缓,由于输出功率的增加幅度并不足够大,使得电磁流量计本身的输出不能反映出整个舱内泵输出功率导致的实际流速的增加,而且由于整体含率逐渐增加,输出流速甚至有下降趋势。这与实际工况和经验不符,因为含率的增加不可能根本改变流速的变化趋势,而使用本文方法计算得到的流速(对应方法2)有明显上升趋势,并在舱内泵输出功率稳定时趋于平稳,与舱内泵的输出功率基本一致。
表2进一步比较了电磁流量计按照3种方法计算的平均流速。其中,平均流速是指由电磁流量计输出流速的平均值；修正流速是指用本研究提出的方法计算的流速的平均值；客观流速是指通过标示物测得的流速平均值。实验中浓度数据使用射线源密度计得到,考虑到船上上游射线源密度计与下游电磁流量计相距1.5m,因此将射线源密度计的浓度测量值序列向后移动一定长度,该移动长度根据标示物的平均流速值除1.5m后得到。
由表2可知,相比于标示物测得的客观流速,本文方法计算的平均流速明显更加接近实际值。按照相对误差标准,在整个流速测量过程中,流速越高相应测量误差越小,本文方法的相对误差从10.30%降低到7.23%。而仅仅依赖于已有电磁流量计所测量的流速,不仅相对误差更大,而且随着流速和浓度的增大而增大,相对误差从12.30%增大到17.28%。上述结果表明，本文提出的流速计算方法更加合理和客观。 |
