[發明專利]一種離心泵汽蝕程度的實時評估方法及評估系統

有效

• 申請號: 202011465311.7
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112576537B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 張翮輝;常春平;游浩林
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00;G06F17/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種離心泵汽蝕程度的實時評估方法，等時間間隔循環進行以下步驟：獲得葉片通過頻率；采集離心泵殼體壁厚最薄處的振動加速度信號；對振動加速度信號進行快速傅里葉變換，獲得不同振動頻率所對應的振動加速度幅值；積分得到葉片通過頻率左區間積分值、葉片通過頻率區間積分值和葉片通過頻率右區間積分值；計算獲得葉片通過頻率左區間積分相對值和葉片通過頻率右區間積分相對值；計算獲得離心泵汽蝕程度值。本發明還公開了一種離心泵汽蝕程度的實時評估系統，包括數據輸入模塊、數據采集模塊、數據存儲模塊、數據運算模塊和數據顯示模塊。本發明提供的離心泵汽蝕程度的實時評估方法和評估系統，成本低廉，穩定可靠，適用性廣。

技術領域

本發明涉及離心泵領域，具體涉及一種離心泵汽蝕程度的實時評估方法及評估系統。

背景技術

作為一種典型的通用機械，離心泵大量用于工農業生產和居民生活的各個領域，發揮著不可替代的流體輸送和增壓作用，故離心泵能否安全穩定運行，對其所處流體系統具有十分重要的意義。離心泵工作過程中，汽蝕是一種危害極大的不良現象，對離心泵自身的安全程度和性能發揮產生較大的負面影響。汽蝕是離心泵葉輪葉片進口稍后的某一定附近壓力兼降至被輸送液體此時溫度下的飽和蒸氣壓時，所帶來的一種異常工況。在這種運行工況下，局部的液體將發生相變沸騰，所生成的蒸汽泡在隨液體從入口向外周流動中，又因壓力迅速增大而潰滅并凝結回液態，這種過程會使液體以很大的速度從周圍沖向氣泡中心，產生頻率較高、瞬時壓力很大的沖擊。因此，從離心泵的安全穩定運行角度出發，有必要對離心泵是否發生汽蝕以及汽蝕發生時的嚴重程度進行實時監測與評估，以便使得離心泵的運行維護人員及時掌握離心泵的運行狀態，并在必要的時候迅速采取干預和預防措施，以免產生不良的后果。

由于離心泵汽蝕發生時會伴隨內部流體壓力的變化，并導致揚程的降低，故公知的技術方案中，往往通過監測離心泵內部壓力或揚程的變化來判斷離心泵的汽蝕程度。但是，考慮到離心泵內部壓力或揚程的變化也與通過離心泵的流量密切相關，故以上通過監測離心泵內部壓力或揚程的變化來判斷離心泵汽蝕程度的技術手段，不但依賴于精密的壓力傳感器等昂貴的儀表，而且在實際應用過程中需要精確掌握非汽蝕工況下離心泵內部壓力和揚程隨流量的變化規律，這造成應用上的極大不便，不利于大范圍推廣使用。有研究表明，由于離心泵內部流體流動過程中存在葉輪和隔舌之間的動靜干涉作用，離心泵內部存在以葉片通過頻率為主導成分的流體脈動現象，這導致相應頻率下的離心泵殼體振動；而汽蝕工況時，由于葉輪附近不斷存在氣泡的產生和潰滅，這會帶來流體脈動能量的分離效應，導致離心泵殼體在葉片通過頻率為主頻的振動之外，還會同時受到略低于葉片通過頻率和略高于葉片通過頻率的流體脈動沖擊。這種科學發現為離心泵汽蝕的評估技術帶來了新的途徑。

由于離心泵現場服役環境的復雜性和運行工況的不確定性，目前公知的技術方案中，缺少低成本、高可靠的技術手段對離心泵運行過程中的汽蝕程度進行準確評估，而是依靠復雜昂貴的儀器系統和現場操作人員的經驗積累和主觀判斷。因此，針對現有離心泵汽蝕程度評估手段的不足，如何設計成本可控、客觀科學、穩定可靠且適用面廣的離心泵汽蝕程度的實時評估方法并發展相應的評估系統，是一個亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種成本可控、客觀科學、穩定可靠且適用面廣的離心泵汽蝕程度的實時評估方法，并提供一種離心泵汽蝕程度的實時評估系統。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種離心泵汽蝕程度的實時評估方法，其特征在于，按照一定的時間間隔，依次循環進行以下步驟：

步驟1、確定離心泵的額定轉速n和葉輪的葉片數目Z，并計算獲得葉片通過頻率F：

F＝nZ/60 (1)

式中，F為葉片通過頻率，Hz；n為離心泵的額定轉速，r/min；Z為離心泵葉輪的葉片數目。

步驟2、按照固定的采樣頻率采集離心泵殼體壁厚最薄處的振動加速度信號。