[發明專利]基于聲發射技術檢測離心泵小流量工況不穩定流動的裝置

無效

• 申請號: 201310730630.X
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103671066A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 付燕霞;袁建平;黃萍;周幫倫
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所 32253
• 代理人: 戴勇

1.基于聲發射技術檢測離心泵小流量工況不穩定流動的裝置，由離心泵系統(1)、基于聲發射技術和離心泵進出口管道流體引起的不穩定壓強配置成的信號處理模塊(2)、一個包含與所述離心泵小流量工況不穩定流動性能診斷相關的信號輸出單元(3)組成；所述的離心泵系統(1)與信號處理模塊(2)、信號輸出單元(3)依次連接在一起；其特征在于：

所述離心泵系統(1)包含泵體和葉輪，并且將泵體和葉輪耦合到具有相同管徑的入口管道和出口管道中；

所述的信號輸出單元(3)包括診斷單元(15)；所述的診斷單元(15)包含離心泵不同流量下運行的標準揚程和效率參考模塊，以及非空化狀態泵頻率參考模塊；?

所述信號處理模塊(2)包括聲發射信號采集單元(4)、用于檢測水泵進口管道和泵出口管道的不穩定壓強的兩個壓力傳感器(5)、分別與聲發射信號采集單元(4)和兩個壓力傳感器(5)連接的數據采集單元(6)、與所述的數據采集單元(6)相連接的信號特征提取單元(7)、基于進口管道和出口管道壓力差獲得的水泵揚程的揚程計算單元(8)以及基于所述離心泵系統(1)的電動機提供的功率來監控泵效率的效率監控單元(9)；所述的兩個壓力傳感器(5)安裝高度相同，即到泵的基準面的垂直距離相同；

所述聲發射信號采集單元(4)含有至少三個聲發射傳感器(10)；且多個聲發射傳感器獲取的聲發射信號連接至與數據采集單元(4)相連接的前置放大器(11)；所述的至少三個以上的聲發射傳感器(7)分別粘附固定于離心泵系統(1)中的進口管道上、離心泵出口管道上以及泵體上；

所述數據采集單元(6)包括用于對輸入信號的信號采樣單元(12)、用于將輸入的模擬信號轉換為數字信號的模數轉換單元(13)以及數字濾波器(14)；數字濾波器(14)分別與信號特征提取單元(7)、揚程計算單元(8)以及效率監控單元(9)連接；所述信號采樣單元(12)的輸入端分別與聲發射信號采集單元(4)、壓力傳感器(5)相連，輸出端通過數字濾波器(14)與診斷單元(15)連接；

所述的特征提取單元(7)采用FFT技術獲取聲發射信號的中心頻率并可簽名跟蹤特征泵頻率；

特征提取單元的輸出端(7)與診斷單元(15)連接，診斷單元(15)基于簽名特征泵頻率中的頻率和幅值的變化來確定離心泵的不穩定流動特性，并輸出診斷結果；

所述的揚程計算單元(8)以及效率監控單元(9)通過壓力傳感器的輸出的兩路水壓信號計算出離心泵的揚程及效率，并輸出至診斷單元(15)。

2.根據權利要求1所述的基于聲發射技術檢測離心泵小流量工況不穩定流動的裝置，其特征在于：所述的離心泵內部的水壓信號及其聲發射信號，分別通過壓力傳感器(5)、聲發射信號采集單元(4)獲得。

3.根據權利要求1所述的基于聲發射技術檢測離心泵小流量工況不穩定流動的裝置，其特征在于：所述的數據采集單元(6)的信號采樣單元(12)獲取聲發射信號和水壓信號的采樣片段并通過經過模數轉換單元(13)，將獲取的聲發射采樣信號轉換為數字信號，并通過數字濾波器(14)進行濾波后輸入至特征提取單元(7)，同時將獲取的水壓采樣信號轉換為數字信號，并通過數字濾波器(14)進行濾波后分別輸入至揚程計算單元(8)以及基于所述離心泵系統(1)的電動機提供的功率來監控泵效率的效率監控單元(9)，從而獲得離心泵的揚程和效率并輸出至診斷單元(15)。

4.根據權利要求1所述的基于聲發射技術檢測離心泵小流量工況不穩定流動的裝置，其特征在于：所述的信號特征提取單元(7)采用FFT技術對聲發射信號進行頻譜分析并可簽名跟蹤特征泵頻率并輸出至診斷單元(15)。

5.根據權利要求1所述的基于聲發射技術檢測離心泵小流量工況不穩定流動的裝置，其特征在于：所述的診斷單元(15)基于內部包含的非空化泵頻率的標準模塊與實際簽名特征泵頻率中的頻率和幅值的變化來確定離心泵小流量工況下的不穩定流動特性。

6.根據權利要求1所述的基于聲發射技術檢測離心泵小流量工況不穩定流動的裝置，其特征在于：所述的診斷單元(15)包含當前工況下計算得到的離心泵揚程和效率的標準參考模塊，通過對比分析離心泵揚程、效率的變化趨勢來判斷離心泵內部不穩定流動的狀態。