[發(fā)明專利]一種軸流泵葉頂空化渦動態(tài)特征識別的試驗(yàn)裝置與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110037024.4
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112727784A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈熙;張德勝;許彬;王飛;金永鑫;潘強(qiáng);趙旭濤
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種軸流泵葉頂空化渦動態(tài)識別的試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括軸流泵空化試驗(yàn)臺和空化測試裝置；

空化試驗(yàn)臺部分包括：電機(jī)（1）、扭矩儀（2）、測試泵段（3）、進(jìn)口測壓段（4）、進(jìn)口閥（5）、水箱（6）、汽蝕罐（7）、出口閥（8）、真空泵（9）、渦輪流量計（10）、增壓泵（11）、出口測壓段（12）；測試泵段（3）包括轉(zhuǎn)輪室（17），所述轉(zhuǎn)輪室（17）內(nèi)設(shè)置有葉輪（13）、導(dǎo)葉（14）、支撐板（15）和傳動軸（16）；所述電機(jī)（1）通過扭矩儀（2）與所述傳動軸（16）連接，所述測試泵段（3）進(jìn)口端通過進(jìn)口測壓段（4）與所述水箱（6）連接，所述進(jìn)口測壓段（4）上設(shè)置有進(jìn)口閥（5），所述水箱（6）內(nèi)設(shè)置有汽蝕罐（7），所述汽蝕罐（7）與真空泵（9）連接；所述測試泵段（3）出口端通過出口測壓段（12）與水箱（6）連接，所述出口測壓段（12）上設(shè)置有增壓泵（11）、渦輪流量計（10）和出口閥（8）；

空化測試裝置部分包括：高頻壓力傳感器（18）、高速攝像機(jī)（19）、NI數(shù)據(jù)采集儀（20）、同步控制器（21）和計算機(jī)（22）；所述高頻壓力傳感器（18）位于所述葉輪（13）的葉頂和所述轉(zhuǎn)輪室（17）的內(nèi)壁之間，所述高速攝像機(jī)（19）正對所述測試泵段（3），所述高頻壓力傳感器（18）和所述高速攝像機(jī)（19）同時與所述NI數(shù)據(jù)采集儀（20）信號連接，所述NI數(shù)據(jù)采集儀（20）通過同步控制器（21）和計算機(jī)（22）連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸流泵葉頂空化渦動態(tài)識別的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪室（17）采用內(nèi)圓外方結(jié)構(gòu)，由無色透明有機(jī)玻璃制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸流泵葉頂空化渦動態(tài)識別的試驗(yàn)裝置，其特征在于，

所述電機(jī)（1）、扭矩儀（2）、進(jìn)口閥（5）、出口閥（8）、真空泵（9）、渦輪流量計（10）、增壓泵（11）均與所述計算機(jī)（22）信號連接。

4.利用權(quán)利要求1的試驗(yàn)裝置進(jìn)行軸流泵葉頂空化渦動態(tài)識別的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下過程：

S1：將電機(jī)空轉(zhuǎn)以對轉(zhuǎn)矩調(diào)零，再與泵軸相連接；

S2：調(diào)節(jié)水箱水位至適當(dāng)高度，打開進(jìn)口閥和出口閥，將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至設(shè)計轉(zhuǎn)速，運(yùn)行穩(wěn)定后開啟增壓泵使流量達(dá)到大流量工況；保持工況不變利用同步控制器控制對壓力信號與圖像信號進(jìn)行同步采集；基于壓力信號時域、頻域、幅值特性建立瞬態(tài)壓力與空化圖像的對應(yīng)關(guān)系；

S3：保持流量不變，利用真空泵對汽蝕罐抽真空，以降低測試泵段內(nèi)壓力，迫使軸流泵葉輪內(nèi)發(fā)生空化，待測試泵段內(nèi)壓力降低到另一穩(wěn)定值后利用同步控制器控制對壓力信號與圖像信號進(jìn)行同步采集，至空化數(shù)超出試驗(yàn)范圍，降低增壓泵轉(zhuǎn)速，進(jìn)入下一流量工況試驗(yàn)，當(dāng)流量降低至預(yù)定的小流量工況時，停止試驗(yàn)；

S4：根據(jù)瞬時壓力信號時域、頻域、幅值特征確定不同空化類型誘導(dǎo)的壓力振蕩變化規(guī)律，對軸流泵運(yùn)行中葉頂空化狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測與判定，建立軸流泵葉頂空化渦動態(tài)特征圖譜。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的進(jìn)行軸流泵葉頂空化渦動態(tài)識別的試驗(yàn)方法，其特征在于，

當(dāng)降低增壓泵轉(zhuǎn)速無法減小流量時，通過關(guān)小出口閥來降低流量。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的進(jìn)行軸流泵葉頂空化渦動態(tài)識別的試驗(yàn)方法，其特征在于，

空化數(shù)σ=(P_in-P_va)/(1/2ρU²)，P_in為進(jìn)口壓力，P_va為介質(zhì)飽和氣壓，ρ為介質(zhì)密度，U為基準(zhǔn)速度。