發(fā)布時(shí)間：2020-11-02 20:19

　　 高速離心泵結(jié)構(gòu)緊湊、揚(yáng)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(chǎng)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(tái)流量Q_d=3m~3/h,揚(yáng)程H=250米、轉(zhuǎn)速n=8500rpm的高速泵為研究對(duì)象,利用CFX軟件平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行三維數(shù)值模擬及非定常壓力脈動(dòng)計(jì)算,研究其內(nèi)流場(chǎng)特征;通過(guò)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立模型以關(guān)聯(lián)振動(dòng)信號(hào)與內(nèi)流場(chǎng)的聯(lián)系,同時(shí)設(shè)計(jì)一套交互式軟件對(duì)高速泵設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。主要研究工作如下:(1)開(kāi)展了高速泵的小流量工況內(nèi)流數(shù)值研究。對(duì)高速泵進(jìn)口管道、誘導(dǎo)輪、葉輪、蝸殼等過(guò)流件進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,實(shí)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(chǎng)、速度場(chǎng)、渦量等內(nèi)部流動(dòng)特征規(guī)律。(2)開(kāi)展了小流量工況下的高速泵壓力脈動(dòng)和振動(dòng)試驗(yàn)研究。采用大渦模擬(LES)的湍流模型進(jìn)行非定常計(jì)算以研究壓力脈動(dòng)規(guī)律,搭建高速泵性能外特性和振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),掌握其內(nèi)部水力脈動(dòng)和振動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)性。(3)高速泵的振動(dòng)特征處理及泵運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別。通過(guò)小波包能量熵及時(shí)域變換提取振動(dòng)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(shí)別模型,通過(guò)振動(dòng)特征數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的形式以識(shí)別高速泵內(nèi)流場(chǎng)穩(wěn)定狀態(tài)。(4)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套高速泵監(jiān)測(cè)識(shí)別軟件,可實(shí)時(shí)進(jìn)行采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)并顯示,通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以存儲(chǔ)歷史狀態(tài)數(shù)據(jù),同時(shí)可進(jìn)行振動(dòng)分析與性能分析,及工況狀態(tài)識(shí)別。
【學(xué)位單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(yùn)行，對(duì)高速泵關(guān)鍵部位進(jìn)行溫度與振動(dòng)參數(shù)測(cè)，保證在設(shè)備發(fā)生重大故障前能及時(shí)停機(jī)以免遭受損壞。其次考慮實(shí)面，對(duì)其壓力，流量等參數(shù)也需進(jìn)行監(jiān)測(cè)。因此高速泵監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)定明確其工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，掌握相關(guān)部件對(duì)整體運(yùn)轉(zhuǎn)的各個(gè)功能，求進(jìn)行制定合適的監(jiān)測(cè)方案，著重考慮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與全面性，以完備的數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)備進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析。高速泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)1 高速泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)本實(shí)驗(yàn)裝置采用 GSB-Q3-250 型號(hào)臥式高速離心泵，設(shè)計(jì)流量為 3m3/h250m，具有一級(jí)齒輪增速箱，油泵緩沖潤(rùn)滑的單級(jí)開(kāi)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(shí)驗(yàn)裝置圖針對(duì)本實(shí)驗(yàn)的高速泵的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，為應(yīng)對(duì)其密封系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)及水力性能系統(tǒng)進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)。一方面從經(jīng)濟(jì)和高效出發(fā)，盡可能用較少的傳感器得到準(zhǔn)確的信號(hào)特征量。根據(jù)高速泵運(yùn)行特點(diǎn)確定監(jiān)測(cè)參數(shù)如下：高速泵流量；進(jìn)出口溫度、壓力；高速軸承的溫度，振動(dòng)；油泵的油壓、溫度；機(jī)械密封的壓力、振動(dòng)；冷卻器差壓和溫度等 38 個(gè)信號(hào)參數(shù)量，以綜合反應(yīng)高速泵的運(yùn)行狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)高速泵運(yùn)行參數(shù)變量監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并遠(yuǎn)程監(jiān)控其狀態(tài)可根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行三層模塊劃分：（1）現(xiàn)場(chǎng)傳感器采用分布式數(shù)據(jù)采集（2）下位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中處理；（3）上位機(jī)遠(yuǎn)端的監(jiān)控軟件的顯示處理。其總體流程設(shè)計(jì)如圖 2.3 所示，由各類傳感器負(fù)責(zé)采集高速泵各項(xiàng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)并將監(jiān)測(cè)變量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的 4-20mA 的電流信號(hào)，由下位機(jī)的 A/D 模塊進(jìn)行統(tǒng)一采集，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行初步的濾波與整合，并上傳給上位機(jī)軟件或網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行觀測(cè)

圖 2.3 監(jiān)控流程圖2.2 監(jiān)測(cè)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(yùn)行，需實(shí)時(shí)檢測(cè)其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的各狀態(tài)參數(shù)。一旦各參數(shù)超過(guò)預(yù)警值，需立馬發(fā)出故障預(yù)警及緊急停機(jī)，防止高泵部件損壞。此外還可通過(guò)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)值對(duì)泵的運(yùn)行狀態(tài)，性能參數(shù)進(jìn)行分析。此對(duì)相關(guān)傳感器的選型及監(jiān)測(cè)位置至關(guān)重要。2.2.1 壓力監(jiān)測(cè)選取布置為獲取高速泵揚(yáng)程，需測(cè)量泵體進(jìn)出口法蘭壓力。對(duì)葉輪入口、出口及誘輪的進(jìn)出口壓力測(cè)量可進(jìn)一步了解泵內(nèi)內(nèi)流場(chǎng)壓力分布及脈動(dòng)規(guī)律。對(duì)于冷卻統(tǒng)的正常供油冷卻，還需對(duì)油泵油壓及緩沖罐的液位差壓等處進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以防
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本文編號(hào)：2867522