[发明专利]一种数字溢流式充液管路有源消声装置及其消声方法

说明书

本发明涉及一种数字溢流式充液管路有源消声装置，包括主管道、上游法兰、下游法兰、壳体以及位于壳体内的旁通管、复数条旁支管、复数个电控阀门、排水管、用于控制电控阀门开关的主控制器、水听器，壳体固定于主管道的外侧壁上，旁通管的一端固定于主管道的侧壁上且与主管道相通，各旁支管的一端与旁通管连通，另一端均连接至排水管，排水管的排水口固定于壳体上，各旁支管上均设置一电控阀门，各电控阀门均电连接至主控制器，水听器固定于主管道的侧壁上且水听器的传感头位于主管道内，水听器的输出端连接主控制器。本发明以控制流体速度脉动的方式向管内辐射反相声波，从而具有更高的低频声发射性能，更小的体积，更大的静态压承受力。

技术领域

本发明涉及一种数字溢流式充液管路有源消声装置及其消声方法，属于噪声控制技术领域。

背景技术

充液管路系统可以在很大的温度和压力范围内传递能量流、动量流或质量流，在各工业领域得到了广泛应用并发挥着重要作用，如液压管路、冷却水管路、输油管路等。充液管路系统一般通过离心泵、往复泵等机构驱动流体，当该旋转或往复机构产生的流量脉动在管路中传递时，受管路及负载阻抗的影响，管路内流体将产生压力脉动，具体表现为流体中的动力噪声。该噪声能量主要分布于低频段，且一般具有显著的线谱特征。当上述噪声频率接近管路系统的固有频率时，管路及其组件将发生较强的谐振致使其疲劳破坏，从而严重影响充液管路系统的工作可靠性；同时，管路内的低频线谱噪声可通过管口向外部流体中辐射，形成可远距离传播的显著特征，从而更容易被外界捕捉和探测，因此，充液管路低频线谱噪声的控制具有重要意义。

管路消声器是抑制管内流体噪声的有效手段，主要可分为被动消声和主动消声两大类。由于液体中声速较高、波长较大，要取得令人满意的效果被动消声器一般需要较大的体积和重量，其实际应用受到较大限制。主动控制技术是抑制低频噪声有效手段，与传统被动方法相比一般在体积重量方面具有明显优势，尤其适合管路系统截止频率以下的低频噪声控制，其基本思路是通过外加声源（次级声源）在下游管路产生幅度相同、相位相反的次级声场，与原始噪声相干抵消，从而抑制下游管路的线谱噪声成分。公告号为CN104500904B的发明专利公布了一种充液管路有源消声器，其换能器件采用压电陶瓷作动器，虽然能够承受较高的静压，但有效工作频段一般为几百赫兹。目前的充液管路有源消声器仍难以有效抑制100赫兹以下的甚低频线谱噪声，其主要原因在于缺乏能够承受高静压的大功率低频声发射换能器。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种数字溢流式充液管路有源消声装置，其以控制流体速度脉动的方式向管内辐射反相声波，从而具有更高的低频声发射性能，更小的体积，以及更大的静态压承受力。

本发明的技术方案一如下：

一种数字溢流式充液管路有源消声装置，包括主管道、上游法兰以及下游法兰，上游充液管路系统通过所述上游法兰连接主管道的一端，下游充液管路系统通过所述下游法兰连接主管道的另一端，所述有源消声装置还包括壳体以及位于壳体内的旁通管、复数条旁支管、复数个电控阀门、排水管、用于控制电控阀门开关的主控制器、水听器，所述壳体固定于主管道的外侧壁上，所述旁通管的一端固定于所述主管道的侧壁上且与主管道相通，各所述旁支管的一端与所述旁通管连通，另一端均连接至所述排水管，所述排水管的排水口固定于所述壳体上，各所述旁支管上均设置一所述电控阀门，各所述电控阀门分别通过导线电连接至主控制器，所述水听器固定于主管道的侧壁上且水听器的传感头位于主管道内，所述水听器的输出端连接所述主控制器。

更优地，所述主控制器包括：具有信号放大、低通滤波功能的信号调理器、AD转换器、用于产生反相噪声信号的反馈控制器以及用于控制电控阀门开关的Delta-Sigma调制器，所述信号调理器的输入端连接所述水听器的输出端，所述信号调理器、AD转换器、反馈控制器以及Delta-Sigma调制器顺次电连接，所述Delta-Sigma调制器的各输出端与所述电控阀门一一对应连接。

更优地，所述Delta-Sigma调制器输出端的数目、电控阀门的数目、旁支管的数目均一致。