[0042] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0043] 如图1所示,一种离心泵汽蚀程度的实时评估方法,其特征在于,按照处于1分钟至30分钟之间固定的时间间隔,依次循环进行以下步骤:
[0044] 步骤1、确定离心泵的额定转速n和叶轮的叶片数目Z,并计算获得叶片通过频率F:
[0045] F=nZ/60 (1)
[0046] 式中,F为叶片通过频率,Hz;n为离心泵的额定转速,r/min;Z为离心泵叶轮的叶片数目。
[0047] 步骤2、按照固定的采样频率采集离心泵壳体壁厚最薄处的振动加速度信号。
[0048] 所述的固定的采样频率为处于3倍叶片通过频率F至10倍叶片通过频率F之间的频率值。
[0049] 步骤3、对振动加速度信号进行快速傅里叶变换,获得不同振动频率f所对应的振动加速度幅值A。
[0050] 步骤4、依次在(1‑p‑q)F≤f≤(1‑p+q)F、(1‑g)F≤f≤(1+g)F和(1+p‑q)F≤f≤(1+p+q)F这三个不同的振动频率区间分别对振动加速度幅值A积分,并得到叶片通过频率左区间积分值IAL、叶片通过频率区间积分值IA0和叶片通过频率右区间积分值IAR:
[0051]
[0052]
[0053]
[0054] 式(2)~式(4)中,p的取值在0.07~0.1之间,q与g相等,q与g取值在0.03~0.05之间。
[0055] 步骤5、以叶片通过频率区间积分值IA0为基准,分别计算并得到叶片通过频率左区间积分相对值KL和叶片通过频率右区间积分相对值KR:
[0056] KL=IAL/IA0 (5)
[0057] KR=IAR/IA0 (6)
[0058] 式(5)和式(6)中的KL和KR分别为叶片通过频率左区间积分相对值、叶片通过频率右区间积分相对值,IAL、IA0和IAR分别为步骤4获得的叶片通过频率左区间积分值、叶片通过频率区间积分值和叶片通过频率右区间积分值。
[0059] 步骤6、由步骤5计算得到的叶片通过频率左区间积分相对值KL和叶片通过频率右区间积分相对值KR获得离心泵汽蚀程度值C:
[0060] 若 或 离心泵汽蚀程度值C=0;
[0061] 若 离心泵汽蚀程度值C由下式计算:
[0062]
[0063] 式(7)中,K为叶片通过频率左区间积分相对值KL和叶片通过频率右区间积分相对值KR之和,b1的取值在0.25~0.35之间,b2的取值在0.8~1.2之间。
[0064] 如图2所示,一种离心泵汽蚀程度的实时评估系统,其特征在于:包括数据输入模块、数据采集模块、数据存储模块、数据运算模块和数据显示模块:
[0065] 所述数据输入模块、数据采集模块、数据运算模块和数据显示模块均与数据存储模块相连;
[0066] 数据输入模块用于人工输入离心泵叶片通过频率F的值;
[0067] 数据采集模块用于按照一定的时间间隔,以固定的采样频率实时采集离心泵壳体壁厚最薄处的振动加速度信号;
[0068] 数据存储模块存储数据输入模块、数据采集模块、数据运算模块提供的数据,并将离心泵汽蚀程度值C提供至数据显示模块;
[0069] 数据显示模块用于实时显示离心泵汽蚀程度值C的评估结果;
[0070] 数据运算模块通过数据存储模块获得数据输入模块输入的离心泵叶片通过频率F的值以及数据采集模块采集得到的离心泵壳体壁厚最薄处的振动加速度信号,并进行相关数据处理与运算,最终输出计算得到的离心泵汽蚀程度C至存储模块。
[0071] 实施例
[0072] 某供水泵站的某台离心泵,额定流量1250m3/h,额定转速n=3000r/min,离心泵叶轮的叶片数目Z=6。由此计算该离心泵的叶片通过频率F=nZ/60=3000*6/60=300Hz。
[0073] 按照10分钟固定的时间间隔,依次完成信号采集和汽蚀程度的评估,下面以某1个时间间隔为例,介绍本实施例的实施过程。
[0074] 按照叶片通过频率F的5倍即1500Hz采样频率采集离心泵壳体壁厚最薄处的振动加速度信号,对振动加速度信号进行快速傅里叶变换,获得不同振动频率f所对应的振动加速度幅值A,并绘图见图3。图3给出了不同振动频率f所对应的振动加速度幅值A的曲线。
[0075] 取p=0.1、q=g=0.05,依次在255Hz≤f≤285Hz(即0.85F≤f≤0.95F)、285Hz≤f≤315Hz(即0.95F≤f≤1.05F)和315Hz≤f≤345Hz(即1.05F≤f≤1.15F)这三个不同的振动频率区间分别对振动加速度幅值A积分,并得到叶片通过频率左区间积分值IAL=9.65、叶片通过频率区间积分值IA0=24.66和叶片通过频率右区间积分值IAR=9.87。由此进一步计算得到叶片通过频率左区间积分相对值KL=IAL/IA0=9.65/24.66=0.39、叶片通过频率右区间积分相对值KR=IAR/IA0=9.87/24.66=0.40,二者之和即K=0.79。
[0076] 由于 即有 故离心泵汽蚀程度值C由下式计算:
[0077]
[0078] 取b1=0.3,b2=0.9,则有b1
[0079]
[0080] 计算得到离心泵汽蚀程度值C为0.42,说明当前离心泵已经发生了比较明显的汽蚀现象。
[0081] 最后,数据运算模块将获得的离心泵汽蚀程度值C的值0.42传输至数据存储模块,数据存储模块再将其传输至数据显示模块予以显示。
[0082] 本实施例提供的离心泵汽蚀程度的实时评估方法及评估系统,将振动加速度信号采集与数据分析相结合,而其中数据分析则将信号分析技术和模糊数学原理有机结合,这种数据分析方式有效抓住了离心泵汽蚀工况时会增加略偏离叶片通过频率处的流体脉动成分这一特点,通过采集离心泵壳体壁厚最薄处的振动加速度信号并进行相应的数据分析来进行汽蚀程度的模糊判断不但较为准确地实现了离心泵汽蚀程度的实时评估,而且还具有成本低廉和运行稳定等突出优点;同时在离心泵汽蚀程度的判断过程中,首先比较叶片通过频率左区间积分值和叶片通过频率右区间积分值之间的相对大小,只有二者差别不大时才进行离心泵汽蚀程度的评估,这能有效避免干扰因素,杜绝误诊断。因此,总体而言,本实施例提供的离心泵汽蚀程度的实时评估方法,不依赖现场运行维护人员的长期经验和主观判断,而是一切从客观的数据出发;现场的数据采集只针对离心泵壳体厚度最薄处的振动信号,输入数据只有离心泵的叶片通过频率,故适用面广;同时相应的评估系统硬件成本可控、运行稳定且易于现场部署。