[发明专利]一种离心泵汽蚀程度的实时评估方法及评估系统

说明书

本发明公开了一种离心泵汽蚀程度的实时评估方法，等时间间隔循环进行以下步骤：获得叶片通过频率；采集离心泵壳体壁厚最薄处的振动加速度信号；对振动加速度信号进行快速傅里叶变换，获得不同振动频率所对应的振动加速度幅值；积分得到叶片通过频率左区间积分值、叶片通过频率区间积分值和叶片通过频率右区间积分值；计算获得叶片通过频率左区间积分相对值和叶片通过频率右区间积分相对值；计算获得离心泵汽蚀程度值。本发明还公开了一种离心泵汽蚀程度的实时评估系统，包括数据输入模块、数据采集模块、数据存储模块、数据运算模块和数据显示模块。本发明提供的离心泵汽蚀程度的实时评估方法和评估系统，成本低廉，稳定可靠，适用性广。

技术领域

本发明涉及离心泵领域，具体涉及一种离心泵汽蚀程度的实时评估方法及评估系统。

背景技术

作为一种典型的通用机械，离心泵大量用于工农业生产和居民生活的各个领域，发挥着不可替代的流体输送和增压作用，故离心泵能否安全稳定运行，对其所处流体系统具有十分重要的意义。离心泵工作过程中，汽蚀是一种危害极大的不良现象，对离心泵自身的安全程度和性能发挥产生较大的负面影响。汽蚀是离心泵叶轮叶片进口稍后的某一定附近压力兼降至被输送液体此时温度下的饱和蒸气压时，所带来的一种异常工况。在这种运行工况下，局部的液体将发生相变沸腾，所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速增大而溃灭并凝结回液态，这种过程会使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心，产生频率较高、瞬时压力很大的冲击。因此，从离心泵的安全稳定运行角度出发，有必要对离心泵是否发生汽蚀以及汽蚀发生时的严重程度进行实时监测与评估，以便使得离心泵的运行维护人员及时掌握离心泵的运行状态，并在必要的时候迅速采取干预和预防措施，以免产生不良的后果。

由于离心泵汽蚀发生时会伴随内部流体压力的变化，并导致扬程的降低，故公知的技术方案中，往往通过监测离心泵内部压力或扬程的变化来判断离心泵的汽蚀程度。但是，考虑到离心泵内部压力或扬程的变化也与通过离心泵的流量密切相关，故以上通过监测离心泵内部压力或扬程的变化来判断离心泵汽蚀程度的技术手段，不但依赖于精密的压力传感器等昂贵的仪表，而且在实际应用过程中需要精确掌握非汽蚀工况下离心泵内部压力和扬程随流量的变化规律，这造成应用上的极大不便，不利于大范围推广使用。有研究表明，由于离心泵内部流体流动过程中存在叶轮和隔舌之间的动静干涉作用，离心泵内部存在以叶片通过频率为主导成分的流体脉动现象，这导致相应频率下的离心泵壳体振动；而汽蚀工况时，由于叶轮附近不断存在气泡的产生和溃灭，这会带来流体脉动能量的分离效应，导致离心泵壳体在叶片通过频率为主频的振动之外，还会同时受到略低于叶片通过频率和略高于叶片通过频率的流体脉动冲击。这种科学发现为离心泵汽蚀的评估技术带来了新的途径。

由于离心泵现场服役环境的复杂性和运行工况的不确定性，目前公知的技术方案中，缺少低成本、高可靠的技术手段对离心泵运行过程中的汽蚀程度进行准确评估，而是依靠复杂昂贵的仪器系统和现场操作人员的经验积累和主观判断。因此，针对现有离心泵汽蚀程度评估手段的不足，如何设计成本可控、客观科学、稳定可靠且适用面广的离心泵汽蚀程度的实时评估方法并发展相应的评估系统，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种成本可控、客观科学、稳定可靠且适用面广的离心泵汽蚀程度的实时评估方法，并提供一种离心泵汽蚀程度的实时评估系统。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种离心泵汽蚀程度的实时评估方法，其特征在于，按照一定的时间间隔，依次循环进行以下步骤：

步骤1、确定离心泵的额定转速n和叶轮的叶片数目Z，并计算获得叶片通过频率F：

F＝nZ/60 (1)

式中，F为叶片通过频率，Hz；n为离心泵的额定转速，r/min；Z为离心泵叶轮的叶片数目。

步骤2、按照固定的采样频率采集离心泵壳体壁厚最薄处的振动加速度信号。