离心式农用汽车水泵设计工况下压力脉动与振动的实验测试

以一台某型号农用汽车水泵为研究对象,在闭式水泵性能试验台上,基于LMS八通道振动噪声测试分析系统对流体等因素引起的汽车水泵振动进行全面的试验测试分析,对泵体内部不同位置进行了压力脉动研究,分析正常工况下汽车水泵的压力脉动及振动特性。试验结果表明:叶频是该农用汽车水泵压力脉动的主要频率成份,汽车水泵内压力脉动的主要脉动源是由叶轮与蜗壳间的动静干涉引起;由于蜗壳处有直角出口,会对流场造成极大扰动,使在直角出口附近出现较大的高频脉动;通过隔舌附近的主频幅值可以发现,流量越大,叶轮内的压力脉动逐渐降低,说明该汽车水泵的最优工况偏向大流量工况。     

双向进水流道模型脉动压力测试及其特性

分析了脉动压力测试过程中的主要影响因素，针对泵站流道模型脉动压力的测试主要受水泵振动影响的特点，提出了采用隔振原理进行模型设计，从而有效减小水泵运行时振动对脉动压力信号影响的方法，成功地对水泵启动及稳定运行过程中流道内的脉动压力进行了量测，并根据水泵不同的运行方式，采用不同的采样频率对脉动压力信号进行采集和分析处理，得出了各种工况下脉动压力的幅值和频域特性。     

低扬程泵装置压力脉动特性

初步分析了低扬程泵及泵装置压力脉动的基本规律. 基于浙江姚江上游西排工程排涝泵站立式泵装置不同叶片角度和不同流量时的压力脉动特性模型试验结果,研究泵装置的叶轮室进口、叶轮室出口、导叶体出口和出水流道出口处的压力脉动规律. 从叶轮与导叶之间的水流条件、水泵运行工况等方面,对低扬程泵装置压力脉动进行了初步理论分析,提出了导叶体与叶轮间隙的大小、导叶体的叶片数对低扬程泵装置压力脉动特性的影响等需进一步研究的问题. 从水力因素和水泵制造等方面提出了避免低扬程泵装置压力脉动有害影响的对策:适当加大叶轮与导叶之间的间隙,避免水泵在偏离最优工况较多的条件下运行,提高水泵抗空化性能等;从避免产生共振的角度,提出适当加大叶轮叶片厚度、导叶叶片厚度和加强水泵的结构设计等措施.     

核主泵压力脉动及其改善方法研究进展

压力脉动是引起核主泵产生振动、噪声等不稳定现象的重要因素,严重的脉动会导致核事故的发生.随着核电事业的快速发展,为使核岛安全稳定运行,核主泵压力脉动的研究对核岛安全的意义变得极其重要.回顾近年来不同研究人员在核主泵压力脉动方面的相关研究成果,通过文献调查讨论了与压力脉动有关的研究,发现压力脉动产生因素主要是核主泵入流冲击、二次回流、动静干涉作用和气蚀等引起的流动紊乱,一般可以通过理论分析、数值模拟和模型试验的方法对核主泵压力脉动进行研究.最后,总结了近十年来核主泵在大、中、小流量工况、卡轴事故工况和失水事故工况时主泵内部各流道压力脉动研究情况,以及通过对叶轮、导叶和涡壳的结构优化改善核主泵内部流道压力脉动的方法.     

压力脉动测试方法

随着水泵向大型化、高速化方向的发展,对处理水泵运行中的振动、噪声以及与之相关的动态应力等的要求亦愈来愈高。并希望在泵体设计时就能对可能引起振动、噪声的有关水力因素进行仔细研究,加以控制预防。对泵体压力脉动的测试就是为此研究而进行的。本文从已做过的试验出发,参考国外的有关资料,对压力脉动的测试方法做一些初步地探讨。     

长短叶片结构对凝水泵出口压力脉动特性的影响

为探究不同长短叶片结构下凝水泵出口管道内的压力脉动特征,深化对泵系统内非定常流动机理的理解,在定常数值模拟的基础上,采用非定常数值模拟方法对泵及出口管内的流动进行模拟与分析,研究不同工况下泵出口管内的压力脉动与监测点位置和流量之间的关系,对各叶片结构对应的压力脉动的频域特征和能量特性进行对比研究.研究结果表明:5长5短叶片结构对应的凝水泵外特性优于3长3短叶片结构的;各监测点在4个流量工况下的主频保持为叶频f_BPF及其倍频.3长3短叶片结构较5长5短叶片结构泵出口压力脉动更明显,变化更复杂;泵出口法兰监测点处的压力脉动强度较高,沿流动方向,自监测点P₁至P₃,压力脉动逐渐衰减;对于3长3短叶片结构,在1.4Q_d流量工况下,泵出口管内呈现多频率激发的压力脉动特征,非稳态流动激励加剧.     

下迷宫压力脉动对抽水蓄能机组稳定性的影响分析

水泵水轮机组的运行稳定性对抽水蓄能电站的安全高效运行至关重要。对广蓄A厂抽水蓄能机组发电工况进行了稳定性试验,深入分析了各工况下迷宫压力脉动、顶盖振动和水导轴承摆度信号之间的关系。结果表明:转频、转轮叶片通过频率及尾水管内的低频旋转涡带是引起下迷宫压力脉动的关键频率;下迷宫压力脉动信号与顶盖振动、水导轴承摆度信号高度相干,对抽水蓄能机组水平和垂直两个方向的振摆都有重要影响。     

不同流量工况灯泡贯流泵压力脉动混沌特性

灯泡贯流泵机组振动来源十分复杂,为了分析机组振动规律,从流场压力脉动出发,分析其混沌特性,从而指出贯流泵站机组振动特征源自流场压力脉动特性的影响.为了研究不同工况下灯泡贯流泵压力脉动混沌特性,在贯流泵机组叶轮导叶、灯泡体壁面和流道内部设置压力脉动监测点,通过相空间重构、最大Lyapunov指数、相轨迹图、分形标度、关联...     

轴流泵汽蚀压力脉动的分析和预测

本文介绍了轴流式水泵的模型压力脉动和振动试验,应用压力传感器和加速度传感器,选择四个流量点、小流量点、大流量点、回流点及最优流量点,进行汽蚀试验,并同时测出压力脉动和振动信号。根据试验     

轴流泵水力模型压力脉动和振动特性试验

采用高频压力传感器对某一轴流泵模型叶轮进口、叶轮出口和导叶出口3个压力测量点,分别在3个转速1 450、1 200、1 000 r/min的额定流量工况条件下,进行了系列压力脉动测量试验。试验研究结果表明,不同转速下的压力脉动峰峰值不符合泵相似定律准则;不同转速条件下,叶轮进口处的压力脉动主频均为叶频,但叶轮出口的压力脉动主频随着转速的变化而发生漂移;泵内最大压力脉动峰峰值在泵内的位置也随之改变。通过分析转速变化对不同压力测点处的主频和泵不同位置的振动特性影响,发现试验泵不同位置处的振动以流体诱导的低频信号和转子系统质量不均匀诱导的轴频及其倍频为主要特征信号。从振动与压力脉动的频域来看,在0~2倍轴频范围内变化趋势基本相同,且速度变化对二者有相似的影响。在不同转速条件下,压力脉动的频率以1~4倍轴频为主要频域信号范围,但在不同位置处,振动频域范围仍主要以1倍和2倍的轴频信号为主。     

掺气法降低泵站水力负荷

泵站应具有很高的运行可靠性。但是,当泵机组的工作处于过渡工况或水流不平稳情况下,若仍强制供水,就会使设备部件和整个水力机组的振动急剧增长。泵站流道壁上所作用的动水压力的脉动,往往是水泵装置振动加剧的原因。而     

原型与模型泵装置压力脉动的相似性

为研究原型与模型泵装置压力脉动的相似性,根据相似性理论推导了原型与模型泵压力脉动幅值的相似性变换假设,并采用数值模拟的方法进行验证.以淮安四站为研究对象,采用CFX对原型与模型轴流泵装置进行数值计算,对泵段的压力脉动结果进行时域及频域分析.采用流量进口边界条件及自由出流边界条件,湍流模型采用SST k-ω模型.基于高精度水力机械试验台进行水泵工况的模型试验,验证了数值计算方法的可靠性.研究结果表明:叶轮域进口处压力脉动的主频皆为叶频,而叶轮域出口处监测点的压力脉动主频为叶频或导叶频;原型与模型泵装置相应监测点处的压力脉动的主频保持一致,且对应监测点处主频幅值亦保持一致;在一定程度上数值计算结果验证了原型与模型泵压力脉动幅值的相似性假设,尤其当原型与模型泵机组满足力学相似且两者的nD值保持一致时,对应压力脉动的幅值亦保持一致.     

双吸式离心泵叶频压力脉动及诱导振动实验研究

离心泵的压力脉动是影响水泵机组稳定运行的主要因素之一。采用实验方法,测试了双吸式离心泵在不同运行工况下的压力脉动信号和振动信号,并进行了FFT变换和频谱分析,结果表明,叶频压力脉动受流量的影响明显,在Q0.28 Qn和Q1.14 Qn时,叶频脉动均较大;叶频脉动可向上下游传播,向上传播至进水管,叶频脉动随流量增大的变化趋势基本不变,叶频幅值均减小,且减小幅度基本均匀;叶频脉动对水泵传动端轴承座的径向垂直和径向水平方向振动都有影响,且径向水平方向振动受叶频脉动影响的程度大于径向垂直方向振动。本文研究可以拓展实验技术思路,同时可以为双吸式离心泵的设计、运行提供依据,具有一定理论意义和工程价值。     

水轮发电机组上机架共振分析及补气减振

对Himmelti电站水轮发电机组进行了稳定性试验研究,发现机组上机架在特定负荷时振动严重超标.根据实测的试验数据分析了发电机上机架振动信号与蜗壳进口、顶盖和尾水管压力脉动信号的关系,并对上机架和定子机座整体进行了动力特性分析,提取了该整体结构的固有频率,发现由于水轮机压力脉动在该负荷时的频率与上机架结构的固有频率接近,从而引起了上机架结构的共振.为寻求减振方案,还对机组进行了补气试验,即从水轮机顶盖向转轮内补入高压空气.实测补气后机组的压力脉动信号和振动信号,对蜗壳进口、顶盖和尾水管压力脉动信号进行频谱分析,发现引起机组上机架结构共振的频率成分消失,机组的整体振动幅值也大大减小.根据电站的实际情况提出了可操作的补气减振方案,即采用在原有自然补气阀下侧接入压力补气管的处理方案,方案实施后电站运行记录显示,机组在该负荷区域运行时,无共振现象发生.     

气液两相条件下核主泵导叶出口边安放位置

为了研究气液两相条件下,不同导叶出口边安放位置对核主泵内部压力脉动、含气率脉动的影响,并最终找出最佳的导叶出口边安放位置,采用三维数值模拟软件CFX模拟泵内部的瞬态流场,在泵壳内壁面和出口不同位置设置监测点,以了解各模型内部不同时刻、不同位置的压力、含气率分布.对比不同模型相同点的压力脉动、含气率脉动的时域、频域图可以发现:导叶出口边在泵壳中心平面(C-C平面)时,泵壳壁面上各点所受压力较小且较平稳,即压力脉动引起的振动、噪声较小,从安全性方面考虑,此时导叶出口边安放位置最佳;泵壳壁面上的压力脉动主要受叶轮的转动影响;除了类似隔舌处外,叶轮的转动对泵壳壁面和出口含气率脉动的影响不大,沿着液体绕流方向泵壳内壁面上的含气率逐渐增大,到出口达到最大.     

基于压力脉动和时序分析的离心泵空化特征提

根据压力脉动幅值对空化变化相当敏感的特点,利用离心式水泵试验平台模拟空化现象,获取水泵出口压力信号.研究发现,在空化发生时刻,水泵出口压力的轴频幅值增大,且存在很多低频脉动成分.同时,根据试验获取的壳体振动和出口压力信号,分别建立该水泵正常运行的时间序列数学模型,利用模型残差的方差值判别离心泵的运行状态,实现对其空化特征的识别.     

叶轮参数对泵出口压力脉动的影响

为了研究串并联泵出口处的振动特性,采用快速傅里叶变换和多相干分析方法,首先进行了两参数三水平的正交试验,评价了叶片数和叶片出口安放角对叶轮出口处压力脉动的影响,然后对叶轮出口压力信号进行拟合,首、次级叶轮出口压力信号拟合度分别为0.809 6和0.818 0,泵出口压力信号拟合度为0.719 4.运用多相干分析方法给出了首级叶轮和次级叶轮对泵出口处压力脉动的主次影响,研究结果表明:在频域上,叶轮出口处压力峰值均出现在倍叶频处,符合转频规律;首级叶轮叶片数对泵出口压力脉动影响最大;泵出口处压力脉动频域主峰幅值随着叶片数的增加而减小.研究结果对串并联泵的设计和应用提供了理论依据和参考.     

谈大型离心泵组的在线监测

在线监测技术的发展已有几十年的历史，在各行业得到广泛应用，但大型离心水泵的在线监测且未见到。介绍了如何结合东江泵站的实际需求与泵组本身的机械特征，合理的选择离心水泵测点、传感器型号、硬件、软件，来对泵组的振动、摆度、压力脉动等物理量的进行在线监测，同时还介绍了如何联合计算机监控系统的监测信息，对东江泵站4号泵组，建立功能较为完备的在线监测分析系统，从而提供监测、灵敏监测、状态分析、性能评价、故障诊断等一系列工具和手段。     

混流式水泵水轮机驼峰区压力脉动特性

为了研究混流式水泵水轮机在峰区内部流动的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站模型水泵水轮机为研究对象,对模型机组进行了全流道非定常数值计算.结合试验数据,分析了泵工况下驼峰区流道内不同位置处压力脉动特征和流态特征,讨论了流量变化对机组压力脉动特性的影响.结果表明:驼峰区工况下,蜗壳出口的压力脉动主要受到其内部流动特性的影响,同时受到上游双列叶栅作用的影响,在驼峰区极小值工况点处其压力时域变化周期性被扰动;导叶后转轮前的压力脉动主频为低频,第2主频为9倍转频和18倍转频,压力脉动幅值随着流量减小而增大;锥管内压力脉动都属于低频压力脉动,在驼峰区极小值工况点处,锥管上游压力脉动受下游转轮-尾水管动静干涉作用影响较大,出现了高频成份的压力脉动.     

基于动静干涉的离心泵转速测量机理与实

离心泵叶轮和蜗壳的相对运动,使流体在叶轮和蜗壳内的流动相互干涉,从而引起周期性压力脉动.通过流场计算发现流体在蜗壳内沿叶片出口边绝对速度方向上出现明显的高速区域;通过对蜗壳内压力脉动的监测发现,叶轮每转过一周,蜗壳内的压力呈周期性波动,波峰和波谷的数量与叶片数相同.通过对压力的频谱特性分析,发现压力脉动的主频就是叶片通过频率.应用高频压力传感器测量泵出口法兰附近的压力,通过FFT变换发现测得的信号主频也是泵的叶片通过频率.根据离心泵内动静干涉引起的压力脉动的这一特征,将泵出口法兰处得到的压力脉动作为测量泵转速的原始信号,采用快速傅里叶变换技术对压力脉动信号进行后处理,得到的主频就是离心泵的叶片通过频率,应用该叶片通过频率可实现对泵转速的测量.