[發明專利]一種離心泵葉輪裂紋故障在線監測方法和系統

在審

• 申請號: 201910175835.3
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN110332129A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 李遠征;劉政;鄭鴻恩;尤凌祎;肖志慧;宋彥霖;宋永軍;吳騫;張宏洋;陳德金
• 申請（專利權）人: 遼寧紅沿河核電有限公司
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 潘中毅;熊賢卿

本發明提供一種離心泵葉輪裂紋故障在線監測方法和系統，其中該方法包括：S1、獲取離心泵泵端軸承水平測點的振動數據；S2、對所述振動數據進行包絡處理，獲得所述振動數據的包絡譜；S3、判斷所述包絡譜中所述離心泵葉輪的葉片通過頻率的左右兩邊是否均出現邊頻帶，若是，則執行步驟S4，否則，離心泵葉輪不存在裂紋；S4、對所述邊頻帶進行故障特征趨勢分析，分別計算左右邊頻帶的幅值與所述葉片通過頻率的幅值的比例；S5、判斷所述比例是否超過設定值，若是，則所述葉輪存在裂紋，否則不存在裂紋。本發明的方法可實現對離心泵葉輪運行狀態的有效監測，確保離心泵健康運行。

技術領域

本發明涉及旋轉機械振動監測技術領域，尤其涉及一種離心泵葉輪裂紋故障在線監測方法和系統。

背景技術

核電輔助給水泵作為核電輔助給水系統中的重要設備，在月度試驗運行期間處于低流量運行狀態，其低流量運行狀態使得內部介質工作狀態惡化，產生劇烈的壓力脈動，壓力脈動作用在二級葉輪上使得葉輪產生裂紋，影響核電輔助給水泵的正常運行。在實際應用中，對于核電輔助給水泵的維修采用大修期間更換葉輪轉子的方式，缺乏有效的離心泵葉輪裂紋監測方法。

目前與離心泵葉輪裂紋故障監測方法相關的研究多集中在離心泵葉輪裂紋產生機理、離心泵低流量壓力脈動特性和葉輪裂紋檢測方法三方面。余鑄忠以某沿海電廠600MW超臨界機組循環水泵葉輪開裂分析處理過程為基礎，將葉輪開裂原因分為三類：安裝質量不足，導致泵體整體運行時振動偏大；葉輪材料澆筑過程產生的內部缺陷；海水工質引起的應力腐蝕加速葉輪失效。張宗來等人通過對汽動給水泵二級葉輪采取拉伸性能試驗、硬度試驗和金相檢驗等方法對其開裂原因進行分析，表明列輪裂紋的擴展方式是由表面缺陷處啟裂，以疲勞方式擴展的于高周疲勞裂紋，且葉輪澆筑過程中的細小缺陷加速了葉輪裂紋的擴展過程。朱躍通過對核主泵建立完整流體動力學模型，使用流固耦合方法分析了多工況下核主泵內部流動特性，并將流固耦合得到的壓力脈動加載到葉輪上。分析結果表明葉輪最大應力集中在葉片出口邊和后蓋板接觸位置，此位置易出現疲勞，并驗證了葉輪最大應力具有明顯的周期性。吳仁卿等人指出離心泵內部壓力脈動是周期信號，主要由三種成因：動靜干擾引起的壓力脈動；二次流造成的壓力脈動和汽蝕造成的壓力脈動。吳偉領等人對離心泵葉輪尾部區域及泵殼出口處的二次流進行了分析，分析結果表明當離心泵偏離設計工況時葉輪尾部受壓力脈動影響較大。徐朝暉等人通過對CFD方法對高速離心泵誘導輪內有動靜干擾引起的壓力脈動進行了數值模擬，模擬結果表明高速離心泵誘導輪流道內壓力脈動特性頻率成分相似，壓力脈動主頻率的大小和葉輪葉片在某轉速下的固有頻率接近，提出和葉片固有頻率相近的壓力脈動作用在葉片上是葉輪產生疲勞裂紋的主要的原因。楊平波等人通過使用PT檢測技術對離心泵運行期間的葉輪進行檢測，而PT檢測需要對葉輪進行拆卸，無法滿足核電工業在線監測的需求。Nasiri等人提出了一種基于振動信號的離心泵監測方法，對于離心泵的空化故障監測有一定效果。由此可見，目前和核電輔助給水泵二級葉輪裂紋監測方法相關的研究集中在葉輪裂紋故障機理和壓力脈動特性研究方面，更少有研究提出對葉輪裂紋實時監測的有效方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種離心泵葉輪裂紋故障在線監測方法和系統，以實現離心泵葉輪運行狀態的有效監控。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種離心泵葉輪裂紋故障在線監測方法，該方法包括如下步驟：

S1、獲取離心泵泵端軸承水平測點的振動數據；

S2、對所述振動數據進行包絡處理，獲得所述振動數據的包絡譜；

S3、判斷所述包絡譜中離心泵葉輪的葉片通過頻率的左右兩邊是否均出現邊頻帶，若是，則執行步驟S4，否則，離心泵葉輪不存在裂紋；

S4、對所述邊頻帶進行故障特征趨勢分析，分別計算左右邊頻帶的幅值與所述葉片通過頻率的幅值的比例；

S5、判斷所述比例是否超過設定值，若是，則所述葉輪存在裂紋，否則不存在裂紋。