貫流泵壓力脈動測試信號的采集及處理分析

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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(自然科學(xué)版)JournalofYangzIfouUniversity(NaturalScienceEdition)V01．12No．2May2009貫流泵壓力脈動測試信號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的壓力脈動測試方法對葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)水流的壓力脈動進(jìn)行測試，對壓力脈動信號進(jìn)行幅域、時域和頻域三方面的分析處理，據(jù)此提出機(jī)

2、組投運(yùn)早期盡早測量葉片固有頻率等減小壓力脈動的措施，有利于貫流泵性能的提高．關(guān)鍵詞：貫流泵；壓力脈動；數(shù)據(jù)采集中圖分類號：TV136．2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007—824X(2009)02—0053—05由于水壓力脈動信號本身包含了水泵的諸多信息，是包括動靜干擾、振動、擾動、空化等多種因素相互作用的外在動態(tài)反映[1]，因此從壓力脈動信號中提取有效數(shù)據(jù)來判斷水泵內(nèi)部的狀況變化是非常有效的手段．目前壓力脈動的研究大多集中在水輪機(jī)及離心泵等方面，針對貫流泵的專項研究較少，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

3、貫流泵壓力脈動進(jìn)行研究有著十分重要的意義．由于貫流泵壓力脈動成分非常復(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)水力試驗臺，對貫流泵葉輪和導(dǎo)葉體內(nèi)壓力脈動信號進(jìn)行了采集，有關(guān)幅域、時域和頻域分析的結(jié)果對貫流泵性能的提高有一定幫助．1試驗系統(tǒng)及測點布置本試驗在揚(yáng)州大學(xué)江蘇省水利動力工程重點實驗室高精度水力機(jī)械試驗臺上進(jìn)行，采用ZM25葉輪(3葉片)配套Dy88導(dǎo)葉(5葉片)進(jìn)行測試，測試用葉片角度為0。．試驗裝置如圖1所示．壓力脈動信號的采集使用以LabVIEW7．1為平臺

4、開發(fā)的基于DAQpad一6020E的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．試驗共采集了7個特定工況下葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)10個測點的數(shù)據(jù)，見表1．試驗主要測試南水北調(diào)東線工程金湖泵站貫流圖1試驗裝置示意圖Fig．1Diagramofexperimentalapparatus1．測壓斷面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．出水流道；9．出水箱；10．測壓斷面B-B泵模型在各相關(guān)工況下的壓力脈動．根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T17189--1997((水力機(jī)械振動和脈動現(xiàn)場測試規(guī)程》[43對脈動壓力的測量和處理方法的規(guī)定，水泵的壓力脈動測點位置主要選

5、在葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)，壓力脈動測點共10個，具體布置如下：在葉輪室內(nèi)葉片扭曲方向均勻安裝5個壓力變送器測量整個收稿日期：2008一10—07基金項目：國家“十一五”科技支撐計劃項目(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(自然科學(xué)版)第12卷葉片的壓力變化，其中1號變送器位于葉輪進(jìn)口處，測量葉輪進(jìn)口處的壓力脈動；5號變送器位于葉輪和導(dǎo)葉間隙中，測量葉輪和導(dǎo)葉之間動靜干擾引發(fā)的壓力脈動；在導(dǎo)葉的任意一個葉道內(nèi)近導(dǎo)葉進(jìn)口處均勻布置4個壓力變送器，測量導(dǎo)葉內(nèi)的壓力脈動；在導(dǎo)葉出口處布置一個壓力變送器

6、，測量導(dǎo)葉出口處的壓力脈動．各測點具體位置如圖2所示．壓力通過ST-100型壓力變送器測量，量程范圍為O～o．7MPa，安裝時要求變送器與管壁齊平，如不裹1模型試驗工況數(shù)據(jù)表Tab．1Datalistofmodelexperimentalconditions工況號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實際轉(zhuǎn)速均齊平，則會導(dǎo)致數(shù)據(jù)中包含連接管的壓力特性．測試為800r。m1“

7、叫信號通過變送器經(jīng)SC一2345調(diào)理后由DAQpad一6020E采集并存入計算機(jī)．1號測點葉輪測點布置：，9號測點＼-If8虧硼息ln母≥U-9號測點＼霈pf往卜叱≮澎等≥n圖2測點布置示意圖Fig．2Thelayoutofalltestpoints2壓力脈動信號的處理與分析導(dǎo)葉測點布景2．1幅域分析幅域分析是分析樣本的統(tǒng)計特征值，假定以z。，z。，?，z。表示樣本的，1個瞬時值，各統(tǒng)計參數(shù)含義如下：均值z一，z叫>：?一z，，表征壓力脈動的時均強(qiáng)度；區(qū)間值2=max(z1，zz，?，z。)一min(z。，z：，?，z。)，表征壓力脈動的幅度；標(biāo)準(zhǔn)差d=√

8、N-1芝：蘭，(zi—z)2，表征某瞬時值偏離均值的程度，是衡量壓