声发射论文：基于声发射检测的流体机械空化故障诊断技术研究

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1、声发射论文：基于声发射检测的流体机械空化故障诊断技术研究【中文摘要】以水轮机和水泵为典型代表的流体机械是水力发电厂、泵站的关键的能量转换设备，空化故障是流体机械的常见故障之一，一旦发生会直接威胁到机组的安全和经济运行。目前应用于流体机械空化故障的常规检测方法都存在一些不足之处，致使流体机械的空化状态还无法有效准确地诊断出来。因此，将一种新的检测手段——声发射技术应用于该领域具有一定的研究价值和实际应用意义。本文采用理论和实验研究相结合的方法，借助声发射检测技术对流体机械空化故障检测方法进行了研究，并开发出流体机械空化故障检测系统。主要内容包括：模拟计算了单一瞬态空化泡成长

2、和溃灭过程的动力学特征，计算结果表明，单一空泡溃灭时速度最大可达到130m/s，压力最高可达到900个大气压；研究了云状空化泡群溃灭时的统计学特征，有效模拟出空化泡成长—溃灭—再成长—再溃灭过程的半径变化，计算结果发现云状空化区空化泡溃灭时有明显的局部压力脉冲现象。这些理论研究结论为实际的空化故障研究提供了一定的理论指导。研究了流体机械空化故障的声发射机理、声发射信号特征以及声发射信号的分析处理方法，并利用小波变换对实验用离心泵的声发射信号进行了多尺度多分辨分析，研究表明：离心泵正常工作时小波各层信号比较稳定，在离心泵出现空化现象时小波信号强度明显增强，突发型信号密集增加

3、，在频谱波形图第二、三层出现异常波峰，且分布较为分散。基于LabVIEW软件平台，研发出一套用于流体机械空化故障诊断的检测系统。该检测系统由硬件和软件部分组成，硬件系统简单轻便，拆卸灵活，具有较高的便携性，软件系统具备数据采集、状态监测、数据存储以及数据回放等各项功能。该系统能为流体机械空化声发射信号提供合适的信号分析处理方法，并提炼出声发射判别指标。实验室和现场应用结果验证了该检测系统的实际应用性能，也将进一步推进声发射检测技术在流体机械空化监测与诊断领域的应用研究。【英文摘要】Fluidmachinerysuchashydraulicturbineandpumpist

4、hekeyenergyconversionequipmentinhydropowerplantsandpumpstationsrespectively.Cavitations，whichisoneofthecommonfaultsinfluidmachinery,woulddirectlythreatenthesafeandeconomicoperationofunits.Duetothedeficienciesinthecommonlyuseddetectionmethods,cavitationsinfluidmachinerycannotbedetectedeffe

5、ctively.Therefore,it’sofgreattheoryandapplicationvaluetointroducetheacousticemissiontechnique(AET)tothecavitationsdiagnosisdomain.Theoreticalandexperimentalmethodsarecombinedandusedinthisthesis.ThedetectiontechniqueforcavitationsinfluidmachinerybasedonAETwasstudiedandthecorrespondingdetec

6、tionsystemwasdeveloped.Themaincontentsofthethesisfollow.Thedynamiccharacteristicsofsingletransientcavitationsbubbleinthegrowingandbreakingprocesswassimulated.Thesimulatedresultsshowthatthemaximumspeedcanreachupto130m/sandthehighestpressurecanreachto900atmosphereswhenthesinglecavitationsbu

7、bblecollapse.Alsothestatisticcharacteristicsofthecloudcavitationsbubblesingrowingandbreakingprocessarestudied,andthevaryinglawsofcloudcavitationsbubblesradiusaresimulated.Fromthesimulatedresults,alocalpressurepulsephenomenoncanbediscoveredobviously.Above-mentionedst