高速離心泵結(jié)構(gòu)緊湊、揚程高,被廣泛應(yīng)用于石油化工航天等領(lǐng)域。其高轉(zhuǎn)速特征和特定的葉輪(帶誘導(dǎo)輪)型式,導(dǎo)致其內(nèi)流場與常規(guī)轉(zhuǎn)速的離心泵有較大差異,特別是在小流量情況下引發(fā)的流體激振力一直是相關(guān)研究熱門。本文以一臺流量Q_d=3m~3/h,揚程H=250米、轉(zhuǎn)速n=8500rpm的高速泵為研究對象,利用CFX軟件平臺對其進行三維數(shù)值模擬及非定常壓力脈動計算,研究其內(nèi)流場特征;通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立模型以關(guān)聯(lián)振動信號與內(nèi)流場的聯(lián)系,同時設(shè)計一套交互式軟件對高速泵設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)測。主要研究工作如下:(1)開展了高速泵的小流量工況內(nèi)流數(shù)值研究。對高速泵進口管道、誘導(dǎo)輪、葉輪、蝸殼等過流件進行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,實現(xiàn)高速泵0.2Q到1.0Q等5種工況的數(shù)值模擬,獲取其壓力場、速度場、渦量等內(nèi)部流動特征規(guī)律。(2)開展了小流量工況下的高速泵壓力脈動和振動試驗研究。采用大渦模擬(LES)的湍流模型進行非定常計算以研究壓力脈動規(guī)律,搭建高速泵性能外特性和振動試驗臺,掌握其內(nèi)部水力脈動和振動之間的關(guān)聯(lián)性。(3)高速泵的振動特征處理及泵運行狀態(tài)識別。通過小波包能量熵及時域變換提取振動特征量,基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了一套高速泵的狀態(tài)識別模型,通過振動特征數(shù)據(jù)驅(qū)動的形式以識別高速泵內(nèi)流場穩(wěn)定狀態(tài)。(4)設(shè)計開發(fā)了一套高速泵監(jiān)測識別軟件,可實時進行采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)并顯示,通過數(shù)據(jù)庫設(shè)計以存儲歷史狀態(tài)數(shù)據(jù),同時可進行振動分析與性能分析,及工況狀態(tài)識別。
【學(xué)位單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH311
【部分圖文】：

需確保高速泵的安全穩(wěn)定運行，對高速泵關(guān)鍵部位進行溫度與振動參數(shù)測，保證在設(shè)備發(fā)生重大故障前能及時停機以免遭受損壞。其次考慮實面，對其壓力，流量等參數(shù)也需進行監(jiān)測。因此高速泵監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計時定明確其工作原理及結(jié)構(gòu)特點，掌握相關(guān)部件對整體運轉(zhuǎn)的各個功能，求進行制定合適的監(jiān)測方案，著重考慮監(jiān)測系統(tǒng)的實時性與全面性，以完備的數(shù)據(jù)，以準備進一步的數(shù)據(jù)分析。高速泵實驗臺的總體設(shè)計1 高速泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點本實驗裝置采用 GSB-Q3-250 型號臥式高速離心泵，設(shè)計流量為 3m3/h250m，具有一級齒輪增速箱，油泵緩沖潤滑的單級開式葉輪高速離心泵結(jié)構(gòu)如圖 2.1，主要由以下 6 部分組成。

圖 2.2 高速泵實驗裝置圖針對本實驗的高速泵的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特點，為應(yīng)對其密封系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)及水力性能系統(tǒng)進行全方位的監(jiān)測。一方面從經(jīng)濟和高效出發(fā)，盡可能用較少的傳感器得到準確的信號特征量。根據(jù)高速泵運行特點確定監(jiān)測參數(shù)如下：高速泵流量；進出口溫度、壓力；高速軸承的溫度，振動；油泵的油壓、溫度；機械密封的壓力、振動；冷卻器差壓和溫度等 38 個信號參數(shù)量，以綜合反應(yīng)高速泵的運行狀態(tài)。為實現(xiàn)對高速泵運行參數(shù)變量監(jiān)測，實時獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)并遠程監(jiān)控其狀態(tài)可根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式進行三層模塊劃分：（1）現(xiàn)場傳感器采用分布式數(shù)據(jù)采集（2）下位機對數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中處理；（3）上位機遠端的監(jiān)控軟件的顯示處理。其總體流程設(shè)計如圖 2.3 所示，由各類傳感器負責(zé)采集高速泵各項運行狀態(tài)參數(shù)并將監(jiān)測變量轉(zhuǎn)化為標準的 4-20mA 的電流信號，由下位機的 A/D 模塊進行統(tǒng)一采集，并對信號進行初步的濾波與整合，并上傳給上位機軟件或網(wǎng)絡(luò)端進行觀測

圖 2.3 監(jiān)控流程圖2.2 監(jiān)測儀器選取及布置由于高速泵結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜，為保證其安全運行，需實時檢測其運轉(zhuǎn)時的各狀態(tài)參數(shù)。一旦各參數(shù)超過預(yù)警值，需立馬發(fā)出故障預(yù)警及緊急停機，防止高泵部件損壞。此外還可通過各項監(jiān)測值對泵的運行狀態(tài)，性能參數(shù)進行分析。此對相關(guān)傳感器的選型及監(jiān)測位置至關(guān)重要。2.2.1 壓力監(jiān)測選取布置為獲取高速泵揚程，需測量泵體進出口法蘭壓力。對葉輪入口、出口及誘輪的進出口壓力測量可進一步了解泵內(nèi)內(nèi)流場壓力分布及脈動規(guī)律。對于冷卻統(tǒng)的正常供油冷卻，還需對油泵油壓及緩沖罐的液位差壓等處進行監(jiān)測，以防
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本文編號：2867522