為研究軸流泵裝置進(jìn)水流道出流壓力脈動信號的能量及頻譜特征,采用在進(jìn)水流道出口設(shè)置脈動傳感器的方法,對采集的脈動信號進(jìn)行小波分解重構(gòu)以提取脈動特征信息.結(jié)果表明:小流量工況時各測點壓力幅值均方根最大,不同工況時各測點在分解重構(gòu)的子頻帶（0～31.25Hz）內(nèi)壓力幅值均方根最大.各測點在分解重構(gòu)的子頻帶（0～31.25Hz）內(nèi)所具有的能量隨流量的增加而增大,進(jìn)水流道出口脈動能量主要集中于1倍轉(zhuǎn)頻所在的子頻帶.當(dāng)偏離最優(yōu)工況時,流道出口的脈動總能量將變大.各工況時進(jìn)水流道出口脈動主頻均為轉(zhuǎn)頻和葉片數(shù)的乘積,次主頻存在差異.各子頻帶中脈動主頻幅值均隨流量的減小呈先減小后增大的趨勢. 

【文章來源】：應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報. 2020,28(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

立式泵裝置能量性能重復(fù)性試驗結(jié)果

為分析不同流量時肘形進(jìn)水流道出口的脈動特性,參考文獻(xiàn)[18-21]的結(jié)論,軸流泵進(jìn)口的脈動頻譜均為轉(zhuǎn)頻的倍數(shù)且以低頻為主,運用小波包理論將脈動信號分解到不同尺寸上,每個尺寸上的分量反映了原信號的不同頻帶,為此選取daubechies5小波作為母小波,該小波正交性好,且具有一定的光滑性,能較好地適應(yīng)脈動信號的分析,兼顧軸流泵的葉頻和轉(zhuǎn)頻特性,將肘形進(jìn)水流道出口脈動信號進(jìn)行4層小波包分解,分別提取第4層從低頻到高頻的信號特征.壓力脈動試驗采樣頻率為1 000Hz,由奈奎斯特采用定理可知最高分析頻率為500Hz,含16個頻帶,每個小波包的頻率帶寬為31.25Hz,通過高通濾波采樣的分量的頻率順序要翻轉(zhuǎn)一次[18],最終的頻譜順序形成格雷碼的順序,即頻帶順序為S4j(j=0,1,3,2,6,7,5,4,12,13,15,14,10,11,9,8).肘形進(jìn)水流道出口脈動小波包的4層分解樹如圖3所示.3.1 脈動信號的小波包分解

立式軸流泵裝置能量性能試驗的測試方法依據(jù)SL140—2006《水泵模型及裝置模型驗收試驗規(guī)程》,采用壓差變送器測量泵裝置的揚程,電磁流量計測取流量,通過二次儀表的信號轉(zhuǎn)換直接采集扭矩、轉(zhuǎn)速、揚程和流量的信號數(shù)據(jù).為研究不同工況時肘形進(jìn)水流道出口段不同位置的脈動特性,在進(jìn)水流道出口壁面共布置3個傳感器,以捕捉軸流泵與進(jìn)水流道內(nèi)流相互干擾引發(fā)的脈動信號,相鄰兩傳感器的夾角為120°,各傳感器安裝位置距葉輪中心線的垂直距離為0.125倍的葉輪名義直徑,3個脈動傳感器信號的同步采集通過485集線器和數(shù)據(jù)采集軟件來實現(xiàn),壓力脈動信號與立式軸流泵裝置能量性能數(shù)據(jù)采集同步進(jìn)行.水力機(jī)械試驗臺與壓力脈動傳感器如圖1所示.壓力脈動信號分析常采用傅立葉變換方法,該方法是一種窗口函數(shù)固定不變的分析方法,具有無法反映信號的非平穩(wěn)、持續(xù)時短、時域和頻域局部化等弊端.小波包方法是在小波分析基礎(chǔ)上延伸出的一種對信號更細(xì)致的分解與重構(gòu)方法,通過高低通濾波器對高頻和低頻部分分別進(jìn)行分解,小波包分解能根據(jù)信號特性和分析要求自適應(yīng)地選擇相應(yīng)頻帶,并與信號頻譜相匹配.本文采用母小波將信號分解到指定層數(shù),再對各節(jié)點的重構(gòu)脈動信號進(jìn)行快速傅里葉變換可達(dá)到克服單獨采用快速傅里葉變換在脈動信號分析中存在的局限性、時空域上無任何分辨和不能做局部分析的缺點的目的,小波包分解重構(gòu)的計算式如文獻(xiàn)[22]所述,本文不再贅述.當(dāng)立式軸流泵裝置運行工況發(fā)生變化,肘形進(jìn)水流道出口的脈動時域信號也隨之變化,脈動信號所具有的能量也將改變,各子頻帶的能量可有效反映肘形進(jìn)水流道和軸流泵間內(nèi)流相互干擾的脈動特征.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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