[实用新型]一种水力机械运行监测装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种水声信号测量用采集装置，适用于水力机械运行时的性能监测及故障诊断，特指基于声压测量的水力机械空化监测装置。

背景技术

水力机械是重要的能量转换装置和流体输送设备，也是船舰和航空航天等尖端科技领域的关键设备。随着装置系统或运行条件的变化，水力机械内部会发生空化及其他不稳定流动现象。空化现象会带来很多严重的后果，运用声压测量对设备的运行状态进行实时监测，建立相应的空化监测系统，是预防空化最好的办法。

测量管道流噪声时，水听器在管道上的安装方式主要有插入式、齐平式和管道容腔式，但由于压力信号和水声信号在管道内并存，且都以动态压力的形式存在，长期以来，水声信号的分离都没能得到很好的解决。插入式和齐平式都面临着液流对水听器的冲击问题，水听器颤动会引起测量失准；采用管道容腔式虽然可以避免液流的冲击，但此法会导致管壁产生较大的边界层噪声，并且，管道中存在压力，定位装置也存在一定的密封性问题。

专利ZL200610019620.5,名称为“管道流体噪声辅助测量装置”提出一种在管道上安装附加水箱的方法，但由于形成小室，此法不能解决测量时的混响问题。因此，进一步研制测量可靠的水声信号测量装置，是为水力机械运行监测提供可靠数据所必须的。

经检索，本实用新型所采用的水力机械运行监测装置没有相关报道。

发明内容

本实用新型的目的是为水力机械运行监测及故障诊断提供一种流噪声信号采集装置，解决流体流动以及小室混响对水听器测量准确性的影响，达到水声信号与压力信号的分离，从而完成管道流噪声的准确测量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，该装置包括测试管1、焊块2、透声板3、连套4、封盖板5、隔振橡胶6、尼龙套7、水听器8和注水管9。焊块2、连套4和封盖板5一起形成水听器测量用的容腔，封盖板上的注水管可以使容腔内注满水。采用透声板将测量管1内的水和容腔内的水隔开，透声板3的内表面与管道齐平，目的是不影响管道内的正常流动，由于压力波动几乎不能穿透固体介质向液体传递，且透声板3采用声透射性能良好的聚氨酯制成，故本实用新型装置可以将水声信号从混合信号中分离出来。

水听器8测量的是静止水域的声信号，故不存在流体引起水听器8颤振的问题。由于水听器8通过隔振橡胶6和尼龙套7与封盖板5相连，水听器8与封盖板5为非刚性接触，故管道振动对水听器的影响小。连套内形成的容腔较小，且容腔直径与测试管1开孔直径相同，可以有效解决水声信号在容腔内传播时存在混响的问题。

本实用新型所包含部件的布局为：管道壁面在一定范围留有透水孔，焊块2通过焊接与测量管1连接在一起，焊块上留有透声板3配合的阶台，透声板3由聚氨酯材料做成，透声板3与焊块2过盈配合。连套4通过螺纹连接与焊块2和封盖板5形成水听器测量用容腔，并且连套与焊块间的螺纹连接还对透声板进行轴向定位；所有部件以透水孔圆心为轴线。封盖板5上留有装配水听器8的圆孔，通过隔振橡胶6和尼龙套7将水听器8固定在封盖板上，由于全是非刚性连接，管路系统振动对水听器信号采集的影响大大减小。封盖板5上留有注水孔9，可以保证水听器8测试段全部浸在水下。容腔与测量管1间通过聚氨酯透声板3隔开，既不对测量管内的流动造成影响，解决流体流动造成水听器颤动的问题，又可以完成压力动态信号和水声信号的分离，提高水听器8测试的精度。

连套4与封盖板5的材料为不锈钢，且厚度均要大于5mm,目的在于隔绝外声场信号对测量管内水听器测量的干扰。由于大于3mm的不锈钢和水面相对于空气是硬边界，空气中的声在边界上可以看成是全反射，本实用新型可以保证水听器测量的是测量管内的水声信号。

本实用新型的工作过程为：管道内的流噪声经聚氨酯透声板透射到连套与封盖板形成的容腔所在的静止水域，由于测量管内混合信号中的压力波动不能透过聚氨酯这种固体介质，本实用新型完成了水声信号在混合信号中的分离。水听器通过隔振橡胶和尼龙圈与封盖板相连，水听器测量段安全浸在容腔内静止水域里，完成对水声信号的采集。

采用本实用新型的技术方案，测量可靠，流体流动、系统振动及外声场对测量的干扰小；完成了水声信号和压力动态信号的分离且对关内流动不造成影响；安装方便，螺纹连接方便拆卸。

附图说明

图1：基于本实用新型的水力机械运行监测装置装配图。

图2：本实用新型装置结构在系统中的安装示意图。