[發明專利]基于壓力脈動的變頻離心泵優化調節方法及系統

有效

• 申請號: 201810010151.3
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108266386B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 沈陳棟;趙瓊;石洋
• 申請（專利權）人: 常州英集動力科技有限公司
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00;F04D29/00
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所 32225
• 代理人: 孫彬

1.一種變頻離心泵優化調節方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，對變頻離心泵的各壓力脈動監測點進行數據采集；

步驟S2，計算相位相關性分析所需變量；以及

步驟S3，通過相位相關性分析以調節變頻離心泵的工況；

所述步驟S1中對變頻離心泵的各壓力脈動監測點進行數據采集的方法包括：

在變頻離心泵的進口段或者出口段布置周向均勻分布的壓力脈動監測點，以提取葉輪旋轉若干圈后的脈動壓力數據，即

獲取各壓力脈動監測點的壓力p隨時間t變化的數據；其中

時間t為葉輪旋轉若干圈的總時長；

所述計算相位相關性分析所需變量包括：各特征頻率對應的相位差和各壓力脈動監測點對應的周向角度；即

所述步驟S2中計算相位相關性分析所需變量包括如下步驟：

步驟S21，壓力脈動頻域分析，并提取特征頻率相位；

步驟S22，計算各壓力脈動監測點實際的周向角度；

所述步驟S21中壓力脈動頻域分析，并提取特征頻率相位的方法包括：

將脈動壓力數據進行無量綱處理后，再進行快速傅里葉變換，以求解繪制出各個壓力脈動監測點的頻域圖，進而找出各個壓力脈動點對應的特征頻率f_n，其中，n表示壓力脈動監測點的編號；以及

選擇任一特征頻率對應的各壓力脈動監測點的相位，設定一相位起始點，繪制其余各點較該相位起始點的相位差；

重復此步驟，繪制出每個特征頻率下的各壓力脈動監測點相較于相應相位起始點的相位差ΔPh；

所述步驟S22中計算各壓力脈動監測點實際的周向角度的方法包括：

繪制步驟S1中各壓力脈動監測點實際的周向位置，設定一周向起始點，繪制其余各點較該周向起始點的周向角度ΔAn；

所述步驟S3中通過相位相關性分析以調節變頻離心泵的工況的方法包括：

步驟S31：提取各特征頻率對應的相位差和各壓力脈動監測點對應的周向角度，進行相關性分析，求出平均相關性系數

步驟S32，分析平均相關性系數的大小，判斷平均相關性系數所屬的區間；

步驟S33，根據步驟S32調節泵的轉速和閥門開度；

重復以上步驟，直到泵在穩定工況下運行。

2.根據權利要求1所述的變頻離心泵優化調節方法，其特征在于，

所述無量綱處理的公式如下：

式中：p為監測點的靜壓；為監測點在葉輪旋轉周期內的平均壓力；ρ為液體的密度；u₂為葉輪出口處的圓周速度，u₂＝60nπD₂/60，式中n為葉片的轉速，D₂為葉輪的出口直徑。

3.根據權利要求2所述的變頻離心泵優化調節方法，其特征在于，

用于繪制頻域圖的相關參數包括：

與各壓力脈動監測點對應的頻率、幅值和相位；即

所述傅里葉變換的公式為：

K(t,w)為傅里葉變換的核函數：T為監測的周期；

在上述傅里葉變換中，頻率f的計算公式為：

幅值計算公式為：

相位計算公式為：

式中：為余弦分量幅值；為正弦分量幅值；

頻率為f_n的余弦分量幅值和正弦分量幅值分別是：

4.根據權利要求3所述的變頻離心泵優化調節方法，其特征在于，

所述步驟S32中平均相關性系數的計算公式為：

式中：N為特征頻率的數量，Cov(ΔPh,ΔAn)為相位差和周向角度的協方差，Var[ΔPh]為相位差的方差，Var[ΔAn]為軸向角度的方差；以及

所述步驟S33中分析平均相關性系數的大小，判斷平均相關性系數所屬的區間的方法包括：

若平均相關性系數在[0，0.3)之間，則表明相位差和周向角度差相關性低；

若平均相關性系數在[0.3，1]之間，則表明相位差和周向角度差之間具有相關性。

5.一種采用如權利要求1-4任一項所述的變頻離心泵優化調節方法的變頻離心泵優化調節系統，其特征在于，包括：

若干壓力脈動傳感器，在變頻離心泵的進口段或者出口段周向均勻分布；

處理器模塊，計算各脈動壓力數據的特征頻率，并通過相位相關性分析以調節變頻離心泵的工況。