[发明专利]基于非等间隔时间步长的管道泵断电过渡过程的分析方法

说明书

本发明公开了一种基于非等间隔时间步长的管道泵断电过渡过程的分析方法，包括：S1，构建非均匀入流管道泵模型；S2，构建湍流模型，计算湍流模型在通过处在断电过渡过程中的非均匀入流管道泵时的流量、转速和扭矩，并获得流量、转速、扭矩随时间的变化曲线；S3，根据变化曲线得到过程中宏观参数变化的趋势和规律；S4，布置压力监测点，设置非等间隔时间步长，对各监测点进行非等间隔时间步长采样并处理，得到压力脉动信号，对压力脉动信号进行分析，并获得功率谱图。本发明能够准确的预测水力机械过渡过程中压力脉动的变化规律，能有效减少叶轮叶片循环应力和疲劳破坏加剧的影响，减少翻修时间，增大机组正常工作时间，增大机组寿命。

技术领域

本发明涉及过渡过程频谱分析技术领域，特别是涉及一种基于非等间隔时间步长的管道泵断电过渡过程的分析方法。

背景技术

水力机械种类繁多，主要分为原动机和工作机两大类。应用范围广，在水利工程上，主要应用在农业灌溉、排涝、城市供水等方面；在工业上，主要应用于化学工业、石油工业、动力工程和采矿工业上；在电力工业、航天技术、生物医学工程等领域都有应用。其中水力机械的过渡过程在我国的研究起步较晚，而过渡过程是衡量水力机械稳定性的关键因素之一。压力脉动是水力机械过渡过程中研究的重要指标之一，研究压力脉动能够对水力机械是否能够安全稳定运行提供判断依据，具有经济效益和工程实际意义。

现有的针对水力机械过渡过程的特性分析方法基本上是取固定时间步长，作频谱分析，但是这种方法在转速过大时，叶轮在规定时间步长，经历的角度较大；而转速较小时，叶轮在规定时间步长，经历的角度很小；因此这种均匀采样的方式不适用于非均匀入流管道泵的过渡过程的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于非等间隔时间步长的管道泵断电过渡过程的分析方法，以解决上述现有技术存在的问题，使得水力机械在断电过渡过程中压力脉动的变化规律能被准确的分析并预测到。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于非等间隔时间步长的管道泵断电过渡过程的分析方法，包括以下步骤：

S1，构建非均匀入流管道泵模型，包括：蜗壳、叶轮、进口肘型弯管、出口直管；

S2，构建湍流模型，计算所述湍流模型在通过处在断电过渡过程中的非均匀入流管道泵时的流量、转速和扭矩，并获得所述过程中流量、转速、扭矩随时间变化的变化曲线；

S3，根据S2中所述变化曲线得到所述非均匀入流管道泵断电过渡过程中的叶轮转速和流量的关系变化规律，以及宏观参数变化趋势的规律；

S4，先布置压力监测点，再设置非等间隔时间步长，然后对各监测点的瞬态压力脉动信号进行所述非等间隔时间步长的采样，采样完成后对采样到的所述瞬态压力脉动信号进行处理，得到压力脉动信号，并获得压力脉动随时间变化的变化曲线，然后对所述压力脉动信号进行分析，并根据分析结果获得功率谱图。

进一步地，所述非均匀入流管道泵模型还包括结构网格，所述结构网格用于对流体进行分块离散。

进一步地，所述S2的步骤包括：

S2.1，在正常工况下的非均匀入流管道泵中，先进行定常计算，再基于所述定常计算的结果进行非定常计算，用非定常计算结果作为非均匀入流管道泵断电过渡过程中计算的初始条件；

S2.2，构建湍流模型，在所述湍流模型中计算出扭矩、转速和流量的节点信息，其中转速计算要利用上一步长的节点信息计算新的转速；

S2.3，重复计算所述扭矩、转速和流量的节点信息，直到发现所述扭矩一直围绕0进行震荡，达到一种动态平衡，结束计算，基于所述节点信息获得流量、转速、扭矩随时间变化的变化曲线。

进一步地，所述转速的计算方法为：