贯流泵压力脉动测试信号的采集及处理分析

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1、万方数据第12卷第2期2009年5月扬州大学学报(自然科学版)JournalofYangzIfouUniversity(NaturalScienceEdition)V01．12No．2May2009贯流泵压力脉动测试信号的采集及处理分析宋振华1’2，周济人H，汤方平1，袁家博1(1．扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州225009I2．苏州市河道管理处，江苏苏州215003)摘要：结合南水北调东线工程金湖站贯流泵装置，采用基于LabVIEW的压力脉动测试方法对叶轮和导叶内水流的压力脉动进行测试，对压力脉

2、动信号进行幅域、时域和频域三方面的分析处理，据此提出机组投运早期尽早测量叶片固有频率等减小压力脉动的措施，有利于贯流泵性能的提高．关键词：贯流泵；压力脉动；数据采集中图分类号：TV136．2文献标识码：A文章编号：1007—824X(2009)02—0053—05由于水压力脉动信号本身包含了水泵的诸多信息，是包括动静干扰、振动、扰动、空化等多种因素相互作用的外在动态反映[1]，因此从压力脉动信号中提取有效数据来判断水泵内部的状况变化是非常有效的手段．目前压力脉动的研究大多集中在水轮机及离心泵等方面，针对

3、贯流泵的专项研究较少，而贯流泵作为一种适用于大流量、低扬程的经济泵型[2]，在国内外的应用越来越广泛，因此对贯流泵压力脉动进行研究有着十分重要的意义．由于贯流泵压力脉动成分非常复杂，影响因素众多，因此必须用多种方法进行采集和分析．Ⅲ在本研究中，笔者使用基于LabVIEW自行编制的数据采集软件，依托扬州大学水力试验台，对贯流泵叶轮和导叶体内压力脉动信号进行了采集，有关幅域、时域和频域分析的结果对贯流泵性能的提高有一定帮助．1试验系统及测点布置本试验在扬州大学江苏省水利动力工程重点实验室高精度水力机械试验台

4、上进行，采用ZM25叶轮(3叶片)配套Dy88导叶(5叶片)进行测试，测试用叶片角度为0。．试验装置如图1所示．压力脉动信号的采集使用以LabVIEW7．1为平台开发的基于DAQpad一6020E的数据采集系统．试验共采集了7个特定工况下叶轮和导叶内10个测点的数据，见表1．试验主要测试南水北调东线工程金湖泵站贯流图1试验装置示意图Fig．1Diagramofexperimentalapparatus1．测压断面A—A；2．进水箱；3．进水流道；4．叶轮；5．导叶；6．泵筒；7．灯泡体(电机)I8．出水

5、流道；9．出水箱；10．测压断面B-B泵模型在各相关工况下的压力脉动．根据国家标准GB／T17189--1997((水力机械振动和脉动现场测试规程》[43对脉动压力的测量和处理方法的规定，水泵的压力脉动测点位置主要选在叶轮和导叶内，压力脉动测点共10个，具体布置如下：在叶轮室内叶片扭曲方向均匀安装5个压力变送器测量整个收稿日期：2008一10—07基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BADllB07)*联系人，E-mail：zhoujr@yzu．edu．ca万方数据54扬州大学学报(自然科

6、学版)第12卷叶片的压力变化，其中1号变送器位于叶轮进口处，测量叶轮进口处的压力脉动；5号变送器位于叶轮和导叶间隙中，测量叶轮和导叶之间动静干扰引发的压力脉动；在导叶的任意一个叶道内近导叶进口处均匀布置4个压力变送器，测量导叶内的压力脉动；在导叶出口处布置一个压力变送器，测量导叶出口处的压力脉动．各测点具体位置如图2所示．压力通过ST-100型压力变送器测量，量程范围为O～o．7MPa，安装时要求变送器与管壁齐平，如不裹1模型试验工况数据表Tab．1Datalistofmodelexperimental

7、conditions工况号H／mqv／(I。·s～1)效率(％)0．5351．9763．2094．5745．5465．5938．194387．3349．4307．6249．4175．2160．383．9注：水泵的额定转速均为1375r·rain～1I实际转速均齐平，则会导致数据中包含连接管的压力特性．测试为800r。m1“叫信号通过变送器经SC一2345调理后由DAQpad一6020E采集并存入计算机．1号测点叶轮测点布置：，9号测点＼-If8亏硼息ln母≥U-9号测点＼霈pf往卜叱≮澎等≥n图2测点布

8、置示意图Fig．2Thelayoutofalltestpoints2压力脉动信号的处理与分析导叶测点布景2．1幅域分析幅域分析是分析样本的统计特征值，假定以z。，z。，⋯，z。表示样本的，1个瞬时值，各统计参数含义如下：均值z一，z叫>：?一z，，表征压力脉动的时均强度；区间值2=max(z1，zz，⋯，z。)一min(z。，z：，⋯，z。)，表征压力脉动的幅度；标准差d=√N-1芝：兰，(zi—z)2，表征某瞬时值偏离均值的程度，是衡量压