[發明專利]一種軸流泵葉頂空化渦動態特征識別的試驗裝置與方法

在審

• 申請號: 202110037024.4
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112727784A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 沈熙;張德勝;許彬;王飛;金永鑫;潘強;趙旭濤
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 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識別的試驗裝置，其特征在于，包括軸流泵空化試驗臺和空化測試裝置；

空化試驗臺部分包括：電機（1）、扭矩儀（2）、測試泵段（3）、進口測壓段（4）、進口閥（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）包括轉輪室（17），所述轉輪室（17）內設置有葉輪（13）、導葉（14）、支撐板（15）和傳動軸（16）；所述電機（1）通過扭矩儀（2）與所述傳動軸（16）連接，所述測試泵段（3）進口端通過進口測壓段（4）與所述水箱（6）連接，所述進口測壓段（4）上設置有進口閥（5），所述水箱（6）內設置有汽蝕罐（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（19）、NI數據采集儀（20）、同步控制器（21）和計算機（22）；所述高頻壓力傳感器（18）位于所述葉輪（13）的葉頂和所述轉輪室（17）的內壁之間，所述高速攝像機（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（19）同時與所述NI數據采集儀（20）信號連接，所述NI數據采集儀（20）通過同步控制器（21）和計算機（22）連接。

2.根據權利要求1所述的一種軸流泵葉頂空化渦動態識別的試驗裝置，其特征在于，所述轉輪室（17）采用內圓外方結構，由無色透明有機玻璃制成。

3.根據權利要求1所述的一種軸流泵葉頂空化渦動態識別的試驗裝置，其特征在于，

所述電機（1）、扭矩儀（2）、進口閥（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（22）信號連接。

4.利用權利要求1的試驗裝置進行軸流泵葉頂空化渦動態識別的試驗方法，其特征在于，包括如下過程：

S1：將電機空轉以對轉矩調零，再與泵軸相連接；

S2：調節水箱水位至適當高度，打開進口閥和出口閥，將電機轉速調節至設計轉速，運行穩定后開啟增壓泵使流量達到大流量工況；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行同步采集；基于壓力信號時域、頻域、幅值特性建立瞬態壓力與空化圖像的對應關系；

S3：保持流量不變，利用真空泵對汽蝕罐抽真空，以降低測試泵段內壓力，迫使軸流泵葉輪內發生空化，待測試泵段內壓力降低到另一穩定值后利用同步控制器控制對壓力信號與圖像信號進行同步采集，至空化數超出試驗范圍，降低增壓泵轉速，進入下一流量工況試驗，當流量降低至預定的小流量工況時，停止試驗；

S4：根據瞬時壓力信號時域、頻域、幅值特征確定不同空化類型誘導的壓力振蕩變化規律，對軸流泵運行中葉頂空化狀態進行監測與判定，建立軸流泵葉頂空化渦動態特征圖譜。

5.根據權利要求4所述的進行軸流泵葉頂空化渦動態識別的試驗方法，其特征在于，

當降低增壓泵轉速無法減小流量時，通過關小出口閥來降低流量。

6.根據權利要求4所述的進行軸流泵葉頂空化渦動態識別的試驗方法，其特征在于，

空化數σ=(P_in-P_va)/(1/2ρU²)，P_in為進口壓力，P_va為介質飽和氣壓，ρ為介質密度，U為基準速度。