离心泵空化现象的模拟试验研究

针对离心泵空化状态识别难的问题,对离心泵空化前后进、出口的压力、振动和水声信号进行了研究。设计并搭建了双离心泵综合试验平台,构建了信号检测与采集系统,利用Lab VIEW工具开发了状态监测系统。在保持离心泵流量恒定的前提下,通过调节进出口阀门开度,控制其扬程变化,完成了空化模拟试验。试验中,分别测取了机组3种工况下的流量、转速和进出口压力等数据,绘制了各工况的临界汽蚀余量判别曲线。并根据离心泵的结构特点与空化特性,对离心泵的压力、振动和水声信号进行了深入地分析比较,提取了其空化特征信息。研究结果表明,空化前后进、出口压力信号、振动信号以及水声信号可作为空化监测的特征量,且相对于水声,离心泵发生空化现象后,对进、出口压力和振动参数影响更明显。     

空化诱发离心泵振动特性的试验研究

离心泵内出现空化(汽蚀)时将诱发强烈的振动,本文对离心泵空化诱导振动特性进行了详细试验测量,重点分析了空化在各频段内振动强度的变化规律。随有效空化余量的降低,空化程度加剧,泵体测点上全频段范围内的振动特性在各个方向表现出相似的规律。通过对4000~8000 Hz频段内所得振动加速度的均方根进行分析,可以更有效地判断泵内空化的初生及发展过程,并且定义该频段信号为空化敏感频段。在临界汽蚀点附近时,不同测点处全频段范围内振动强度会经历一个急剧增加的过程,并到达极大值。     

离心泵空化监测试验

为了探索离心泵空化的特点和规律,在实验室条件下,利用水听器和加速度传感器捕捉了离心泵空化时的高频辐射噪声以及由此引起的泵壳振动信号.分析发现:空化前后,水声信号和振动信号在5 kHz以上频段的能量分布呈现出先增大后又逐渐减小的变化趋势,且水声信号对空化更敏感,空化后在8～12 kHz频带内出现了明显的峰值.水声信号和振动信号的双谱在空化前后存在着显著的差别,其双谱在5 kHz以上的高频特征可作为离心泵空化在线监测或离线检测的参考依据.     

混流泵水力模型空化诱导振动与噪声特性试验研究

针对混流泵水力模型空化诱导过程中产生的振动与噪声问题，在大型泵综合性能试验台，采用物理试验方法，通过混流泵水力模型进出口、静动间等位置的振动测试，以及进出口4倍管径处的噪声测试，获取混流泵水力模型空化诱导过程的振动与噪声信号，并开展频谱分析及特征对比。结果表明：混流泵水力模型空化诱导过程出口处噪声明显高于进口处，进口处的辐射噪声先逐渐增大，在扬程下降约1%处达到极值后呈现减小趋势；出口处的辐射噪声先逐渐增大，达到极值后呈减小趋势，后又逐渐增大；进口处振动与噪声变化规律一致，在汽蚀余量比常压时下降20%～25%处出现极大值，可以通过振动来反映噪声的变化趋势；出口处振动噪声变化规律存在一定差异，振动强度峰值出现时汽蚀余量要小于出口处噪声声压级强度出现峰值时的汽蚀余量。所得结论可为混流泵减振降噪设计提供参考，对喷水推进泵空化状态的实时动态监测具有实际工程应用意义。     

不同叶片冲角离心泵内流诱导振动噪声研究

基于离心泵流动诱导振动噪声的试验测试系统,测量了不同叶片进口冲角模型泵在全流量范围内的振动和噪声信号并对其进行了处理和分析。研究结果表明:叶片进口冲角存在一个最优值,使离心泵的性能最佳;模型泵内部流动诱导的振动对泵体的影响最大,随着叶片进口冲角的增加,在各流量下模型泵噪声信号的轴频和叶频能量峰值均没有明显变化规律,但当叶片进口冲角为9°时,在1750～2250Hz频段内的噪声信号消失。     

矿井排水系统离心泵叶片包角对其工作特性的影响研究

为了研究矿井排水系统离心泵的叶片包角对其工作时空化振动和噪声的影响,以某型离心泵为研究目标,对其不同叶片包角情况下离心泵的工作特性进行了研究和试验验证.结果表明:随着叶片包角的增加,在各个监测点位所测得的离心泵的振动强度的变化规律较为复杂,在出口法兰测点的振动较弱,离心泵的叶片包角越大,在无空化状态下运转时离心泵工作时的轴频峰值表现出了先降低然后逐渐稳定的趋势,其在1 800～2 200 Hz的振动频段内能量的最大值随着空化程度的加大先变大后变小.     

用自相关分析检测离心泵汽蚀的试验研究

汽蚀发生时，离心泵进口原有压力脉动成分和强度会发生变化，本文对离心泵进口压力进行了测试并进行了自相关分析，分析认为，通过自相关运算，能够提取压力脉动信号中的两种汽蚀特征量，所得结论有助于离心泵汽蚀的检测。     

叶片进口修缘对离心泵汽蚀性能影响的数值计算与试验研究

为了改善离心泵的汽蚀性能,根据经验,确定了两种叶片进口修缘形式。首先通过原型泵的外特性试验,确定了能量性能和汽蚀性能曲线。基于完整空化模型和混合流体两相流模型,对原型泵运行工况下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。预测得到原型泵能量性能和汽蚀性能曲线,与试验曲线吻合良好;同时得到汽蚀发生过程中叶轮流道内空化发展的静态特征,与理论相符。故采用相同的数值分析方法对两种叶片进口修缘后的叶轮进行分析,分析表明：进口修缘后泵的汽蚀性能得到了提高,叶片进口工作面修缘形状越接近流线型,泵的汽蚀性能越好。对较好修缘形式的泵进行试验,得到其能量性能曲线和汽蚀性能曲线,数值分析与试验研究的曲线吻合,修缘后泵的临界汽蚀余量得到改善。研究结果对离心泵汽蚀改善的方法具有一定的指导意义。     

压力脉动法诊断离心泵汽蚀的试验研究

汽蚀发生时，离心泵进出口原有压力脉动强度会发生变化。本文对离心泵进口压力进行了测试和频谱分析，弄清了汽蚀脉动频率的出现范围，找到了可以用于监测早期汽蚀故障的脉动频率，并确立了该脉动频率下脉动幅值和汽蚀余量的对应关系。     

全空化模型预测离心泵汽蚀性能的准确度

文献[2]采用两相流全空化模型计算了离心油泵输送粘油的汽蚀性能,但因缺乏试验数据,故无从知道计算的必需汽蚀余量与其试验值的差别。另外,目前还没有关于利用空化模型预测泵初生空化方面的研究;同时,全空化模型预测离心泵汽蚀性能准确度的评估目前还不多见。因此,本文采用全空化模型预测文献[3,4]的试验离心泵输送水时的汽蚀性能,获得了初生空化系数-流量曲线和扬程-有效汽蚀余量曲线,探讨了泵扬程与叶轮内部汽液体积比的关系以及非凝结气体浓度、紊流模型对扬程-有效汽蚀余量关系曲线的影响。本文的计算方法、经验和结果对实际工程中的离心泵汽蚀性能的预测和流动模型的选择有借鉴作用。     

长短叶片离心泵汽蚀性能数值模拟分析及实验研究

为提高离心泵的汽蚀性能,利用CFD数值模拟分析与实验研究相结合的方法对长短叶片离心泵在不同汽蚀余量时叶轮内部气液两相的分布规律进行分析研究,分析了3种不同短叶片进口直径在不同汽蚀工况时气泡分布情况对叶轮内部流动和性能的影响。分析结果表明:选择合理短叶片的进口直径可以有效提高离心泵的抗汽蚀性能,避免叶轮进口堵塞和流道内发生漩涡汽蚀。当汽蚀余量减小到一定程度,离心泵短叶片进口直径为0.65D2(D2为叶轮外径)时,在长叶片和短叶片的背面都会出现漩涡汽蚀区;当离心泵短叶片进口直径为0.75D2时,在长叶片背面与短叶片工作面间的流道内会出现两个漩涡汽蚀区;当离心泵短叶片进口直径为0.85D2时,离心泵的抗汽蚀性能最佳。     

离心泵诱导轮的数值模拟

本文概述了离心泵空化（汽蚀）产生的原因及改进的方法。分析了诱导轮在改善离心泵空化（汽蚀）特性上的独特作用,对雳导轮和离心叶轮的结构和性能匹配进行l『研究。并对同一离心泵叶轮分别加装一级诱导轮、两级诱导轮和三级诱导轮的不同结果进行了对比分析。对比分析表明,诱导轮在改善离心泵空化（汽蚀）性能方面效果明显。     

基于频谱分析和卷积神经网络的高速轴向柱塞泵空化故障诊断

针对高速轴向柱塞泵不同空化故障等级诊断依赖人工特征提取、识别准确率低的问题,提出了一种融合振动信号频谱分析和卷积神经网络的诊断方法。采集不同空化等级情况下柱塞泵壳体振动信号,对连续的振动数据进行切片并作频谱分析,获得频谱图作为数据集;利用二维卷积神经网络对不同空化等级的信号频谱图进行分类。为提高所提方法的鲁棒性,采用带通滤波的方法抑制频谱图中的噪声频率。试验结果表明:对于不同信噪比的振动信号输入,均能准确地识别出柱塞泵的空化故障等级。     

基于小波包分解提取刀具振动信号特征向量

主要介绍了3种基于小波包分解的以不同方式进行提取刀具磨损振动信号特征向量的方法。刀具振动信号通过小波包分解后重构成不同频段的信号系数。在此基础上,首先提取各个频段能量基于总能量比值的特征向量;其次对其进行功率谱分析,提取特定频段幅值的特征向量;最后,利用奇异值分解将不同频段的信号映射到正交子空间中,从中选取信号的奇异值作为特征向量。最终将得到的特征向量组合成一个特征向量输入支持向量机中进行刀具磨损识别。     

切片双谱分析在离心泵故障诊断中的应用

运用双谱及切片双谱分析技术对离心泵不同状态下的振动信号进行分析表明,离心泵在正常运行、地脚螺栓松动和空化状态下的双谱图的特征有着明显的差别,可以通过双谱对故障信号进行初步分类,且双谱的对角切片和反对角切片可以显著降低噪声干扰,进一步提取出故障特征频率,故可对离心泵的故障信号进行准确的分类和诊断。     

离心泵汽蚀损伤的实验研究

利用水泵汽蚀试验台和涂漆法对比转速为１２６的离心泵进行了汽蚀损伤试验,弄清了不同流量、不同进口压力及不同运行时间下叶轮汽蚀损伤发生的位置和程度,并对此进行了分析     

油田用离心泵汽蚀性能的数值分析与试验

为了准确预测油田用离心泵的汽蚀性能,本文使用计算流体力学软件Fluent中的Mixture多相流模型与汽蚀模型相结合对离心泵内的汽蚀现象进行数值模拟,并通过油田用离心泵汽蚀性能试验对数值计算结果进行验证。在验证模拟结果可行的基础上,对离心泵结构及工作参数对其汽蚀性能的影响进行了数值分析,结果表明:叶轮采用6叶片较4和8叶片汽蚀性能更优;叶轮转速越小,离心泵抗汽蚀性能越好;离心泵进口流量越大,抗汽蚀性能越差。     

变分模态分解与极限梯度提升树融合的高速轴向柱塞泵空化等级识别

针对高速轴向柱塞泵在不同空化程度下故障特征不明显导致识别准确率低的问题,提出了一种变分模态分解和极限梯度提升树融合的识别方法。在不同空化等级下进行高速轴向柱塞泵空化试验,采集壳体的振动加速度信号,对信号采用变分模态分解方法并从中提取故障特征以构造特征数据集,最后利用极限梯度提升树进行空化等级的识别。为证明所提方法的抗噪性能,在测试集中加入了随机高斯白噪声。结果表明,加入不同信噪比的噪声后,该识别模型仍能准确地识别出高速轴向柱塞泵的空化等级。     

离心泵的叶片进口几何形状对泵汽蚀性能的影响

为了改善离心泵内的汽蚀性能,以ZA150 -315石油化工离心泵为研究对象,在离心叶轮基本外尺寸和设计转速相同的情况下,以3种不同厚度变化规律构造3种离心泵叶轮,运用FLUENT软件进行数值模拟计算,得到了汽蚀发生时泵内部气-液两相分布规律和压力分布规律.分析表明:叶片进口段的形状影响泵的汽蚀性能.叶片进口段形状越接近流线型泵的抗汽蚀性能越好,加大叶片进口段曲率半径可以降低泵的汽蚀余量,改善泵的汽蚀性能.     

基于DTCWPT和奇异值差分谱的万向轴动不平衡检测方法研究

针对万向轴动不平衡振动信号复杂、提取故障特征难度大等问题,提出了基于双树复小波包(Dual Tree Complex Wavelet Packet Transform,DTCWPT)和奇异值差分谱的动不平衡检测方法。首先采用DTCWPT将万向轴振动信号分解为不同频段的分量,对包含万向轴特征信号的频段构造Hankel矩阵;然后计算奇异值差分谱,以差分谱前五个最大突变点确定奇异值重构个数进行重构;最后求傅里叶谱提取万向轴特征频率幅值。通过线路试验数据对该方法进行验证并分析动不平衡值和万向轴转动频率幅值、运行速度间的关系,结果表明:该方法能够有效凸显万向轴动不平衡特征频率,提高谱线清晰度。转频幅值与动不平衡值呈正相关,动不平衡值增大,转频幅值增大;动不平衡值一致,万向轴转频幅值随运行速度增加而增大。