离心泵振动特性分析及典型故障诊断研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）离心泵振动特性分析及典型故障诊断研究硕士研究生：才鑫馨指导教师：夏虹教授企业导师：刘新凯高级工程师工程领域：核能与核技术工程论文主审人：刘永阔副教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）离心泵振动特性分析及典型故障诊断研究硕士研究生：才鑫馨指导教师：夏虹教授学位级别：工程硕士学科、专业：核能与核技术工程所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2018年4月26日论文答辩日期：2018年6月7日学位

2、授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)VibrationCharacteristicAnalysisandTypicalFaultDiagnosisofCentrifugualPumpCandidate:CaiXinxinSupervisor:Prof.XiaHongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEng

3、ineeringSpecialty:NuclearEnergyandNuclearTechnologyEngineeringDateofSubmission:Apr.26th,2018DateofOralExamination:June,7th,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除

4、文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复

5、制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日离心泵振动特性分析及典型故障诊断研究摘要离心泵具有设计技术成熟、流量均匀、工作平稳、结构紧凑、造价低等优点，因此被广泛应用于核动力装置中，如核动力装置反应堆一回路系统中的主泵，

6、二回路系统中的给水泵、循环水泵、凝结水泵等。核动力装置运行时要求其具有高可靠性和安全性。离心泵的振动是核动力装置振动的主要来源之一，离心泵的运行特性好坏，将直接影响核动力装置的安全、可靠性。因此核动力装置中离心泵的振动及故障诊断研究近年来成为国内外研究的热点。离心泵的振动主要是由流体激励、机械激励和电磁激励三种方式造成的。其中流体激励影响泵的中低频特性，流体流动不稳定会造成泵产生压力脉动，严重时会影响泵的安全可靠运行，造成泵组发生故障。本文将流体流动不稳定性造成的离心泵叶片折损故障工况与正常运行工

7、况进行对比，结合实际设备布置监测传感器的情况，采用在泵的叶轮和蜗壳上设置监测点的方案，以实现对泵运行过程中状态的监测，进而分析离心泵的运行特性并进行故障诊断。首先利用Pro/E软件对离心泵的叶轮、泵体、进出口段零部件分别建模形成离心泵装配体。采用Hypermesh软件进行非结构化网格划分，进行网格无关性验证。然后采用数值计算的方法对离心泵的三维流场进行稳态与瞬态模拟，得到离心泵的流场压力脉动情况。为了分析流体振动异常造成离心泵叶片折损的程度，对1/2叶片折损故障工况和1/3叶片折损故障工况的三维流

8、场进行数值模拟计算。最后采用频谱分析法对监测点的压力脉动进行分析，通过对比正常运行工况与叶片折损故障工况的频谱图，判断出离心泵是否发生故障及故障的严重程度。对研究结果进行分析得出以下结论：在离心泵的进口压力分布均匀且压力的绝对值相对较低，经过离心泵叶轮的作用，内部工质的压力被大幅提高；泵内压力脉动在时域和频域上均呈现周期性变化，在7倍叶轮转频、14倍叶轮转频、21倍叶轮转频的峰值最为明显；当发生叶片折损故障时，叶轮压力脉动波动较大，压力脉动的峰值明显小于正常运行工况的峰值。结果表明