貫流泵壓力脈動(dòng)測(cè)試信號(hào)的采集及處理分析

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1、萬方數(shù)據(jù)第12卷第2期2009年5月?lián)P州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)JournalofYangzIfouUniversity(NaturalScienceEdition)V01．12No．2May2009貫流泵壓力脈動(dòng)測(cè)試信號(hào)的采集及處理分析宋振華1’2，周濟(jì)人H，湯方平1，袁家博1(1．揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚(yáng)州225009I2．蘇州市河道管理處，江蘇蘇州215003)摘要：結(jié)合南水北調(diào)東線工程金湖站貫流泵裝置，采用基于LabVIEW的壓力脈動(dòng)測(cè)試方法對(duì)葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)水流的壓力脈動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)壓力脈

2、動(dòng)信號(hào)進(jìn)行幅域、時(shí)域和頻域三方面的分析處理，據(jù)此提出機(jī)組投運(yùn)早期盡早測(cè)量葉片固有頻率等減小壓力脈動(dòng)的措施，有利于貫流泵性能的提高．關(guān)鍵詞：貫流泵；壓力脈動(dòng)；數(shù)據(jù)采集中圖分類號(hào)：TV136．2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007—824X(2009)02—0053—05由于水壓力脈動(dòng)信號(hào)本身包含了水泵的諸多信息，是包括動(dòng)靜干擾、振動(dòng)、擾動(dòng)、空化等多種因素相互作用的外在動(dòng)態(tài)反映[1]，因此從壓力脈動(dòng)信號(hào)中提取有效數(shù)據(jù)來判斷水泵內(nèi)部的狀況變化是非常有效的手段．目前壓力脈動(dòng)的研究大多集中在水輪機(jī)及離心泵等方面，針對(duì)

3、貫流泵的專項(xiàng)研究較少，而貫流泵作為一種適用于大流量、低揚(yáng)程的經(jīng)濟(jì)泵型[2]，在國內(nèi)外的應(yīng)用越來越廣泛，因此對(duì)貫流泵壓力脈動(dòng)進(jìn)行研究有著十分重要的意義．由于貫流泵壓力脈動(dòng)成分非常復(fù)雜，影響因素眾多，因此必須用多種方法進(jìn)行采集和分析．Ⅲ在本研究中，筆者使用基于LabVIEW自行編制的數(shù)據(jù)采集軟件，依托揚(yáng)州大學(xué)水力試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)貫流泵葉輪和導(dǎo)葉體內(nèi)壓力脈動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了采集，有關(guān)幅域、時(shí)域和頻域分析的結(jié)果對(duì)貫流泵性能的提高有一定幫助．1試驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)點(diǎn)布置本試驗(yàn)在揚(yáng)州大學(xué)江蘇省水利動(dòng)力工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高精度水力機(jī)械試驗(yàn)臺(tái)

4、上進(jìn)行，采用ZM25葉輪(3葉片)配套Dy88導(dǎo)葉(5葉片)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試用葉片角度為0。．試驗(yàn)裝置如圖1所示．壓力脈動(dòng)信號(hào)的采集使用以LabVIEW7．1為平臺(tái)開發(fā)的基于DAQpad一6020E的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．試驗(yàn)共采集了7個(gè)特定工況下葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)10個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，見表1．試驗(yàn)主要測(cè)試南水北調(diào)東線工程金湖泵站貫流圖1試驗(yàn)裝置示意圖Fig．1Diagramofexperimentalapparatus1．測(cè)壓斷面A—A；2．進(jìn)水箱；3．進(jìn)水流道；4．葉輪；5．導(dǎo)葉；6．泵筒；7．燈泡體(電機(jī))I8．出水

5、流道；9．出水箱；10．測(cè)壓斷面B-B泵模型在各相關(guān)工況下的壓力脈動(dòng)．根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T17189--1997((水力機(jī)械振動(dòng)和脈動(dòng)現(xiàn)場測(cè)試規(guī)程》[43對(duì)脈動(dòng)壓力的測(cè)量和處理方法的規(guī)定，水泵的壓力脈動(dòng)測(cè)點(diǎn)位置主要選在葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)，壓力脈動(dòng)測(cè)點(diǎn)共10個(gè)，具體布置如下：在葉輪室內(nèi)葉片扭曲方向均勻安裝5個(gè)壓力變送器測(cè)量整個(gè)收稿日期：2008一10—07基金項(xiàng)目：國家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BADllB07)*聯(lián)系人，E-mail：zhoujr@yzu．edu．ca萬方數(shù)據(jù)54揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科

6、學(xué)版)第12卷葉片的壓力變化，其中1號(hào)變送器位于葉輪進(jìn)口處，測(cè)量葉輪進(jìn)口處的壓力脈動(dòng)；5號(hào)變送器位于葉輪和導(dǎo)葉間隙中，測(cè)量葉輪和導(dǎo)葉之間動(dòng)靜干擾引發(fā)的壓力脈動(dòng)；在導(dǎo)葉的任意一個(gè)葉道內(nèi)近導(dǎo)葉進(jìn)口處均勻布置4個(gè)壓力變送器，測(cè)量導(dǎo)葉內(nèi)的壓力脈動(dòng)；在導(dǎo)葉出口處布置一個(gè)壓力變送器，測(cè)量導(dǎo)葉出口處的壓力脈動(dòng)．各測(cè)點(diǎn)具體位置如圖2所示．壓力通過ST-100型壓力變送器測(cè)量，量程范圍為O～o．7MPa，安裝時(shí)要求變送器與管壁齊平，如不裹1模型試驗(yàn)工況數(shù)據(jù)表Tab．1Datalistofmodelexperimental

7、conditions工況號(hào)H／mqv／(I?！～1)效率(％)0．5351．9763．2094．5745．5465．5938．194387．3349．4307．6249．4175．2160．383．9注：水泵的額定轉(zhuǎn)速均為1375r·rain～1I實(shí)際轉(zhuǎn)速均齊平，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中包含連接管的壓力特性．測(cè)試為800r。m1“叫信號(hào)通過變送器經(jīng)SC一2345調(diào)理后由DAQpad一6020E采集并存入計(jì)算機(jī)．1號(hào)測(cè)點(diǎn)葉輪測(cè)點(diǎn)布置：，9號(hào)測(cè)點(diǎn)＼-If8虧硼息ln母≥U-9號(hào)測(cè)點(diǎn)＼霈pf往卜叱≮澎等≥n圖2測(cè)點(diǎn)布

8、置示意圖Fig．2Thelayoutofalltestpoints2壓力脈動(dòng)信號(hào)的處理與分析導(dǎo)葉測(cè)點(diǎn)布景2．1幅域分析幅域分析是分析樣本的統(tǒng)計(jì)特征值，假定以z。，z。，?，z。表示樣本的，1個(gè)瞬時(shí)值，各統(tǒng)計(jì)參數(shù)含義如下：均值z(mì)一，z叫>：?一z，，表征壓力脈動(dòng)的時(shí)均強(qiáng)度；區(qū)間值2=max(z1，zz，?，z。)一min(z。，z：，?，z。)，表征壓力脈動(dòng)的幅度；標(biāo)準(zhǔn)差d=√N(yùn)-1芝：蘭，(zi—z)2，表征某瞬時(shí)值偏離均值的程度，是衡量壓