水机电共同作用的离心泵内部非定常流动分析

为得到准确的离心泵非定常负载转矩,以型号为IS65-50-160-00的离心泵和Y160M-2 B3的三相异步电动机为研究对象,首先采用Fluent和Matlab对模型离心泵和电动机进行联合仿真.基于TCP/IP通信协议设计了C++源程序作为软件通信的接口程序,建立了双向同步耦合仿真平台,实现了离心泵内部流动非定常求解过程中的转速和转矩数据传输.研究结果表明:定转速计算时,在设计工况下,扬程计算相对误差为8.66%,效率计算相对误差为5.24%;变转速计算时,在设计工况下,扬程计算相对误差为2.45%,效率计算相对误差为2.47%;采用联合仿真方法进行数值模拟,考虑了电动机对泵运行的影响以及转速变化的实际情况,比传统方法更加准确地预测出离心泵的外特性,数值计算结果可靠.Fluent/Matlab联合仿真技术为今后深入研究离心泵内部流动非定常特性提供新方法.     

基于支持向量机的离心泵初生空化监测

为利用机器学习的方法对离心泵运行状态进行监测,于离心泵发生空化故障前对离心泵初生空化状态做出判断,从而为离心泵运行状态在线监测提供一定的技术参考.针对基于支持向量机(SVM)的离心泵初生空化监测进行研究,采集离心泵运行振动信号,分析并选取均值、标准偏差、偏度、峭度等特征为特征向量训练模型,同时采用网格寻参与K-CV交叉验证的方式寻找最优组合参数.研究结果表明:网格寻优与交叉验证结合的方式能较好地寻找到最优参数;选取单一特征训练模型情况下,标准偏差的平均识别率最高,识别准确率为94.58%,以标准偏差、偏度、峭度两两组合的特征训练模型的平均识别率达到90%以上;该方法对离心泵初生空化识别具有较高准确率,具有一定鲁棒性,有较好的实用价值.     

基于LabVIEW的离心泵监测系统设计与试验

针对离心泵工作环境恶劣、常发生故障以及现有监测系统开发成本高的问题,设计一款基于LabVIEW的离心泵监测系统;该系统监测的离心泵运行状态数据包括振动、噪声、进出口水温、风速、水深及泵安装平面倾角。系统由软件和硬件两大部分组成,采用RS485串口总线和Modbus RTU协议进行通讯,利用传感器、LabVIEW技术实现离心泵运行状态数据的实时监测、动态曲线显示、处理、存储及信号采集故障报警等功能。试验结果表明:系统操作简单、人机交互界面友好、运行稳定,可以实现对离心泵振动、噪声等运行状态监测及信号采集故障报警的功能。     

基于MCSA的离心泵转速测量与试验研究

阐述了传统离心泵转速测量方法及其存在的问题,提出了基于电动机电流信号分析(MCSA)测量离心泵转速的方法,应用信号处理理论,对方法的原理进行了数学推导.应用驱动电动机通电后定子绕组中存在与转子频率相同电流的原理,利用MCSA方法,分析电动机定子电流信号成分,从定子电流频谱中检测出转子频率.根据方法的原理设计了验证试验,试验过程中,变频器产生不同频率的电源为电动机供电,调节离心泵的流量,运用霍尔元件和数据采集卡,采集离心泵驱动电动机在不同流量下的定子电流信号,信号经过解调和快速傅里叶变换(FFT),在限定的转频范围,从电流频谱中得到转频.为了验证方法的准确性,用动静干涉机理测速法和光学测速法进行了对比试验,试验结果表明:与光学测速以及动静干涉机理测速相比,基于MCSA的转速测量方案的误差均在2%以内,满足离心泵状态监测的要求,实现了离心泵转速的无传感器测量,精度较高,适用性强.研究结果具有一定的应用价值.     

固液两相流离心泵流动特性及磨损问题研究进展

由于离心泵应用场合广泛,时常输送含有固体颗粒物的流体介质,固液两相流成为离心泵内流动特性研究的一个常见问题.固相介质的加入,导致扬程和效率的下降,甚至造成泵内壁面严重的磨损,对离心泵的运行性能产生较大的影响,降低了离心泵的持续运行寿命.基于以上问题,国内外学者通过理论分析、试验研究以及数值模拟等方法,对离心泵固液两相流问题开展了大量研究,基本掌握了颗粒在离心泵内的运动分布规律及其对过流部件的磨损情况.颗粒的粒径、密度、体积分数以及离心泵的运行工况都将对泵内固液两相流动产生较大程度的影响.文中从固液两相流动特性和磨损问题这2方面介绍了离心泵固液两相流动的研究现状,并综述了主要研究方法和研究成果,为进一步优化水力及结构设计、提高固液两相流离心泵的性能和可靠性、改善磨损状况提供了一定的参考及研究基础.     

感应电机故障诊断研究现状与发展趋势

感应电机在工业中扮演重要角色,它的可靠安全运行至关重要.由于感应电机结构、湿度以及温度的影响,感应电机的故障时有发生.感应电机在线故障诊断的基本步骤包括提取故障信号、提取故障特征信息以及故障状态识别.首先在线提取故障信号,然后通过信号处理技术提取故障特征信息,最后通过算法确定故障类别.文章对当前的感应电机在线故障诊断的研究现状和发展趋势进行探讨.     

变频器谐波对调速水泵机组效率影响试验研究

为了掌握变频器谐波对变频调速水泵机组效率的影响,在分析变频器谐波产生机理以及谐波对水泵机组影响的基础上,采用带滤波功能的高频电参数测量仪和虚拟仪器等构建了开式试验装置.高频电参数测量仪连接在变频器的输出端,在电动机输出轴与自吸离心泵之间连接有转矩-转速传感器,并以1台典型自吸离心泵机组为对象,通过改变变频器输出频率调节自吸离心泵的转速,分别测量自吸离心泵机组滤波前后的水力性能参数和电参数,计算分析滤波前后自吸离心泵机组的效率.研究结果显示,在20~50 Hz范围内,对变频器输出谐波进行抑制可使自吸离心泵机组效率提高1%~3%,电动机的效率提高3%~9%,并且频率越低,电动机和自吸离心泵机组的效率提高越明显.变频器谐波对变频调速水泵机组性能影响的量化研究将有助于调速范围的选择.     

大功率高压离心泵的优化设计

针对大功率高压离心泵高扬程、大流量、高转速以及高运行可靠性的要求,从水力模型设计、转子动力学设计、高压承压元件安全设计3个方面对大功率高压离心泵进行研究.在水力设计上,应用CFD技术对泵的过流部件进行优化并考虑泵内间隙流动对整个转子系统的动力学影响,完成泵的水力模型设计;在转子动力学设计上,通过对机组轴系扭振特性和临界转速分析并考虑泵的实际工况引入＂湿＂临界转速以保证转子的刚性化设计和机组的运行可靠性;在高压壳体设计中,引入压力容器的设计理论,采用基于应力分类的大型高压离心泵承压件的优化设计并进行三维数值模拟完成高压壳体的安全设计.在3 800 kW高压泵上运用以上技术,结果表明,所设计的泵符合要求,该技术对国内研发大功率高压泵具有参考意义.     

应用状态监测技术提高港口装卸设备的管理水平

设备状态监测及故障诊断技术是有关港口设备运行维护的一项较新兴技术.本文介绍了日照港煤码头装卸设备中应用振动监测和故障诊断技术的前景.通过状态监测技术的应用,以提高设备的现代化管理水平,增加经济效益,以及开展此项工作的意义.     

离心泵作透平多工况内流与能量转换特性

为揭示不同流量下离心泵作透平的能量转换特性,基于1台比转数为90的单级悬臂式离心泵,在透平工况下对其进行数值模拟,并结合试验验证了数值模拟的准确性.结果表明:叶轮是透平内水力损失的主要部件,叶轮内水力损失占比随流量的增大呈现出先减小后增大的变化趋势.设计工况(Q=80m³/h)下,蜗壳、叶轮、腔体的水力损失占比分别为33.0%,35.1%,22.3%.通过对内流场中的流线分布和叶片进口速度三角形进行分析,揭示了不同工况下透平内流特性与水力损失之间的关系.设计工况下叶轮内流动均匀,无明显旋涡存在,在小流量工况下叶轮进口端面存在回流现象,旋涡出现在大流量工况叶片的吸力面.最后,采用拟涡能系数从能量的角度分析了不同工况内部流动的损失情况,进一步揭示了透平的能量转换机理.研究结果可为离心泵作透平的高效设计及实际现场运行调控提供参考.     

光伏离心泵负载匹配研究

为优化离心泵负载与光伏系统的匹配特性,首先根据晴天光照分布特征通过系统配置估算方法得到所需离心泵负载在最高光照时的基本配置参数,然后根据离心泵运行的流量和扬程特性,采取不同额定流量与最大流量之比与系统匹配,分别对不同匹配下的系统性能进行分析,最后选取较优性能下的负载参数对泵选型并进行实验。结果表明:流量扬程特性曲线较斜的离心泵更适合于光伏水泵全工况运行,系统效率随离心泵的最大光照时流量与额定流量比值增大而增大,比值在1.1~1.2的离心泵,其系统全天具有较高的效率。研究结果可为光伏离心泵负载选型及优化提供参考。     

离心泵水力诱导激振试验研究

离心泵的水力诱导激振影响泵的安全稳定运行。为了揭示离心泵水力诱导激振特性,以一台单叶片离心泵为试验对象,采用两个垂直布置的涡电流位移传感器测量离心泵空转及抽水时叶轮口环的瞬态位移,获得了叶轮口环瞬态位移的时域图、频域图以及口环位移轨迹图。基于霍尔感应器的键相信息,采用华科水力机械综合测试仪获得了离心泵在不同流量工况的水力诱导激振特性。试验结果表明,离心泵空转及抽水时时域图、频域图相似,波形均为周期性重复的畸变正弦曲线,主频均为叶轮转频,口环位移轨迹图均为畸变的椭圆形,但抽水时口环位移幅值有所减小。离心泵的水力诱导口环位移轨迹图在不同流量工况下均为畸变的椭圆形,在210°~300°之间出现一个突变区域,水力诱导激振在小流量工况显著增强,在额定工况及大流量工况水力诱导激振基本不变。     

浮潜式消防泵启动过程瞬态特性的数值模拟

为了研究浮潜式消防泵在启动过程中的瞬态特性,建立包含泵、水箱及循环管路在内的三维封闭模型,运用Fluent 145商用软件,采用RNG k-ε湍流模型,并结合UDF程序加载转速变化规律对模型进行非稳态数值模拟．分析泵在启动过程中其流量、扬程、叶轮加速转矩、总效率、叶轮轴向力及径向力随启动时间的变化规律．研究结果表明:泵在启动过程中其流量、扬程及总效率的变化主要取决于动力源的启动特性,并呈指数上升趋势,叶轮的加速转矩随启动时间的增加而逐渐减小;当泵转速达到额定转速时其加速转矩为0,在泵启动初期因流量严重偏离额定流量而导致其产生较大的轴向力及径向力,随着启动时间的增加,泵的轴向力及径向力逐渐减小,最后趋于稳定．研究为离心泵的优化设计、振动及噪声诊断提供理论参考．     

双定子对称型多泵多速马达理论特性分析

在现有的对称型定量泵、定量马达原理基础上,设计出了双定子对称型结构的多泵/多速马达,在一个壳体内1个转子对应2个定子,使多速马达可以独立同步工作;以双定子对称型双作用多速马达为例,阐述了结构和工作原理,定义了符号表示方法,分析了多泵的输出流量特性、多速马达的输出转速和转矩特性,对多泵多速马达不同组合方式下的多速马达转速进行了分析,结果表明,双定子对称型多速马达能够输出多种不同的转速和转矩,这为双定子多泵/多速马达系统在机床设备、行走机械等领域的应用奠定了基础。     

压水室结构对离心泵径向力影响的数值分析

采用SST k-ω湍流模型对不同压水室结构: 单蜗壳、双蜗壳、导叶和蜗壳匹配同一叶轮的离心泵进行定常和非定常数值模拟．根据数值计算结果比较并分析3种不同结构压水室离心泵外特性、定常和非定常径向力特性．结果表明,在全流量下,单蜗壳和双蜗壳离心泵流量-扬程曲线变化平缓,效率高效区较宽;单蜗壳离心泵径向力远大于其他2种形式离心泵;导叶式离心泵径向力方向随着流量增加基本不变,其他2种形式离心泵径向力方向随着流量的增加变化较大且从隔舌向蜗壳出口移动;单蜗壳离心泵和双蜗壳离心泵径向力整体变化趋势呈椭圆分布,导叶式离心泵径向力变化无规律性;单蜗壳离心泵径向力平衡较差,瞬态径向力幅度波动远大于其他2种形式离心泵．分析结果可对离心泵径向力的认识和设计提供依据．     

螺旋离心泵工作特性理论分析

螺旋离心泵具有独特的螺旋离心叶轮,这种叶轮使得螺旋离心泵较之于普通污水泵具有一系列的优点,从流体力学和泵的基本理论出发分析了螺旋离心泵的无堵塞性、调节性、能量性能、汽蚀性能等工作特性及其机理,为进一步研究其内部流动机理和新的设计方法提供借鉴。     

超大型离心泵内脉动压力特性研究

采用大涡模拟方法对某超大型明蜗壳立式离心泵进行全流道三维非定常数值分析,得到了运行状态下的泵内流场脉动压力特性.研究结果表明:泵内流态复杂,脉动压力的频率由泵的转动频率、叶轮叶片数和固定导叶数等多因素耦合决定;脉动压力幅值从蜗舌至蜗壳出口沿蜗壳周向先逐渐减少然后再逐渐增大,从叶轮至蜗壳沿泵径向快速减小,扩散段脉动压力变化不明显.     

离心泵内部流动测试研究进展

离心泵内部流动是复杂的非定常流动，其内部流场结构和能量损失机理仍不清楚。本文分析了离心泵内部几种流动现象，如动静部件干涉、回流、尾流和旋转失速等，介绍了离心泵内部流动测量的各种方法，并简要评述半个多世纪以来离心泵内部流动测试的研究进展。