CN101796405B - 气蚀现象探测 - Google Patents
气蚀现象探测 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101796405B CN101796405B CN200880100815XA CN200880100815A CN101796405B CN 101796405 B CN101796405 B CN 101796405B CN 200880100815X A CN200880100815X A CN 200880100815XA CN 200880100815 A CN200880100815 A CN 200880100815A CN 101796405 B CN101796405 B CN 101796405B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- sonic transducer
- pump
- cavitation
- pass filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 9
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 8
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005237 high-frequency sound signal Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 244000287680 Garcinia dulcis Species 0.000 description 1
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0088—Testing machines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid pumps
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
- G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/28—Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/42—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by frequency filtering or by tuning to resonant frequency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
- G01N29/4436—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a reference signal
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/333—Noise or sound levels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/024—Mixtures
- G01N2291/02433—Gases in liquids, e.g. bubbles, foams
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
- Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
- Y10T137/7759—Responsive to change in rate of fluid flow
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
本发明公开一种用于在诸如泵(100)的流体机械中探测气蚀现象的装置和方法。在一个实施例中，压电衬垫(102)用作传感器感应气蚀现象。高通滤波器(302)、(501)用于在约兆赫兹的范围内探测超声信号。如果在兆赫兹范围内的能量过多，那么判断气蚀现象正在发生，并且电机(110)的速度可以与判断正在发生的气蚀现象的程度成比例地减小。在另一个实施例(图5)中，在兆赫兹范围内的能量相对于千赫兹范围内的能量被标准化。其它传感器(600，701)也被公开。
Description
技术领域
本发明涉及在流体机械中气蚀现象的探测。特别的，本发明涉及用于抽吸流体(例如超临界流体)或液体的泵中的气蚀现象的探测。
背景技术
当泵运行时可能发生的气蚀现象是个难以解决的现象，以至于使泵中的压力下降到所抽吸液体的蒸汽压力以下。蒸汽化液体的气泡就形成了。当气泡破裂时，会对泵造成损害。在剧烈的气蚀现象中，人能听到破裂气泡的声音。不管怎样，对剧烈和/或损害性气蚀现象的发生进行探测是有好处的，这样可控制泵的运行条件(在某些应用中，少量的气蚀现象是允许的)。
JP11-037979公开了一种在诸如泵的流体机械中探测气蚀现象的系统。JP11-037979通过比较来自泵的连续的声音波形周期而操作。每个波形周期分解成多个系数。通过求得连续声音波形的点积(dot product)，在逐项的基础上比较连续声音波形周期的系数。如果连续声音波形的周期十分地相似，则判断气蚀现象没有发生；如果连续声音波形的周期完全不同，则判断气蚀现象正在发生。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供：
传感器；
高通滤波器，用于对来自传感器的信号进行高通滤波；
参考接收器，用于接收临界值；
比较器，用于比较高通滤波信号和临界值。
根据本发明的其它方面，提供声传感器和探测气蚀现象的方法。
与一些现有技术的气蚀现象探测方法相比，本发明的一个好处是需要较少的信号处理过程。本发明一些实施例的另一个好处是在兆赫兹(MHz)的范围内探测气蚀现象，使得气蚀现象(或者剧烈的气蚀现象的开始)的确定更具可靠性。
本发明的一个实施例中，传感器信号与来自传感器信号的低通滤波形式相比较。该实施例的一个好处是较少地依赖于传感器信号的稳定，并且因而，这个实施例更能接受传感器与被监控泵的声音耦合的不确定性。
附图说明
图1a显示泵和电机的透视图；图1b显示能看到压电衬垫的泵与电机的视图。
如2显示图1b中压电衬垫的视图。
图3显示系统的示意图，该系统用于探测气蚀现象的开始，并在探测到气蚀现象时减小电机的速度。
图4显示来自泵的声音波形的示例：(i)泵在没有气蚀现象的情况下运行和(ii)在气蚀现象开始时。
图5显示基于图3的系统示意图，但是对来自传感器信号的不同滤波形式进行了比较。
图6显示传感器的透视图，该传感器可被压靠泵的外壳以测量来自泵的声信号。
图7显示已压入声传感器的泵的部分的剖面图。
具体实施方式
图1a和1b显示泵100通过压电衬垫102连结在入口管道101上。电机110具有轴111，驱动泵100的推进器112。
图2显示压电衬垫102的更详细的视图。在该实施例中，压电衬垫102为环形并具有两个平面。一个平面用于形成对于泵100的流体密封；另一个平面用于形成对于入口管道101的流体密封。
在该实施例中，压电衬垫102包括聚合物压电材料，如PVDF(聚偏二氟乙烯)，具有厚度50μm。导线201a、201b分别地连接衬垫102的各自的平面。压电衬垫102可由单层薄膜、一系列薄片层形成，或者可具有结构化的或图案化的电极。当压电衬垫102被夹在泵100和入口管道101之间时，压电衬垫会将来自泵的声信号转变为电信号。因此，压电衬垫102可用于探测来自泵100的声信号。
在另一个实施例中，可在衬垫102和/或导线201a、201b的周围设置静电屏蔽以减少外部电信号的影响。
在再一个实施例中，陶瓷压电材料或混合的聚合物-陶瓷复合材料可代替聚合物压电材料使用。如果使用陶瓷压电材料，那么需要给陶瓷涂上诸如橡胶的聚合物以在陶瓷压电材料被夹在泵100与入口管道101之间时防止陶瓷的开裂。
使用聚合物压电材料的好处是，聚合物的厚度比起陶瓷压电材料的厚度可以更容易地减小。相对薄的材料通常比较厚的材料更适合于探测高频声信号；这是因为薄的材料比高频声信号的波长要小。例如，50μm厚的PVDF层的上限频率响应约20兆赫兹，因而不能有效地用于感应具有比约20兆赫兹更高频率的声信号。在低于20兆赫兹的频率处，厚50μm的PVDF层的厚度明显小于声音如在水中的波长。而且，较薄的材料具有更高的响应频率(当材料的厚度变得等于声音波长的一半时，发生初次响应)，因此，可能探测到更高频率的信号。
图3显示系统的示意图，该系统可用于探测气蚀现象的开始，并在探测到气蚀现象的情况下减小电机的速度。图3显示压电衬垫102的电信号通过放大器301被放大，并且然后通过高通滤波器302过滤。(在另一个实施例中，可优选地，过滤并且然后放大来自压电衬垫102的信号。)该实施例中，高通滤波器302减弱具有低于1兆赫兹频率的信号。虽然在代替的实施例中可使用数字滤波器，在该实施例中，高通滤波器302为二阶的(也就是每八度音衰减增加12dB)模拟滤波器。
高通滤波器302的输出端连接到探测器303。在该实施例中，探测器303为包络探测器(envelope detector)，并将来自高通滤波器302的信号转变为电压，该电压表示来自高通滤波器302的信号的强度。在其它的实施例中，探测器303可以包括振幅传感器或RMS(均方根)探测器。
探测器303的输出端连接到比较器304。比较器304对比来自探测器303的电压与从参考输入端305接收的参考信号。在该实施例中，比较器304从探测到的电压中减去参考信号。在另一个实施例中，比较器304可将探测到的电压除以参考信号以形成比率。
在该实施例中，比较器304的输出端连接到控制电机110速度的电机控制器306。在比较器304指示过量的气蚀现象的情况下，电机控制器305减小电机110的速度以减少气蚀现象。在另一个实施例中，其他方法可用于减小气蚀现象。例如，可以增加泵100的输入端处的压头。
图4显示来自泵100的声音波形的示例，并显示了声音波形的振幅与频率的关系。曲线401(实线)显示当泵在没有明显的气蚀现象的情况下运行时的声音波形的振幅相对于频率的关系。曲线402(虚线)显示在剧烈的气蚀现象开始时声音波形的振幅相对于频率的关系。
从图4中可以看出，在气蚀过程中，声音波形的振幅在千赫兹频率下稍微地增加，而在兆赫兹频率下明显地增加。现有技术的气蚀现象探测器一般地试图探测具有数百千赫兹(KHz)频率的气蚀现象。通过适当地改变高通滤波器302的截止(cutoff)频率，本发明的实施例可探测具有至少为0.5兆赫兹、至少为1兆赫兹、至少为2兆赫兹、至少为4兆赫兹或至少为8兆赫兹的频率的气蚀现象。
图5显示基于图3的系统示意图，但是对来自压电衬垫102的信号的不同滤波形式进行了比较。图5显示来自放大器301的输出信号由带通滤波器501(代替高通滤波器302)进行过滤。在该实施例中，带通滤波器501减弱了位于1兆赫兹至5兆赫兹通带之外的频率。来自放大器301的输出也由低通滤波器502进行过滤，由探测器503进行探测，并用作到比较器304的参考输入。在该实施例中，低通滤波器502具有1千赫兹的截止频率，并且因而减弱高于1千赫兹的频率。在代替的实施例中，低通滤波器502的截止频率可替换为最大10千赫兹、100千赫兹或1兆赫兹。
如本领域技术人员所知，带通滤波器501在概念上可视为1兆赫兹的高通滤波器与5兆赫兹的低通滤波器串联(虽然，带通滤波器501实际上是由单独的带通滤波器实现，而不是将高通和低通滤波器连在一起)。这样，图5包含了与图3的高通滤波器302功能相等的高通滤波器。在一些实施例中，压电衬垫102的高频率响应可用于限定带通滤波器501的低通滤波器。
图5的系统将1兆赫兹到5兆赫兹频率范围内泵100放出的声音能量与低于1千赫兹的声音能量进行比较。如果1兆赫兹至5兆赫兹范围内有超出的能量，则认为泵100存在过多的气蚀现象，电机控制器305用于相应地减小电机110(即泵100的)的速度。
图5的系统与图3系统相比的好处是，图5的系统更能接受压电衬垫102与泵100之间声音耦合的瑕疵，并且更能接受由超声波从泵100内部的气蚀表面传播到泵100外表的距离所造成的耦合瑕疵。图3的系统不能计算差的声音耦合(差的声音耦合会导致错误地认为气蚀现象没有发生)。相反地，图5的系统将1兆赫兹至5兆赫兹频带内的能量相对于低于1千赫兹的频率范围的能量进行标准化。这样，如果压电衬垫102不能很好地耦合到泵100，1兆赫兹至5兆赫兹频带内的信号和低于1千赫兹的频率范围内的信号都将减小。因此，图5的系统至少能部分地弥补声音耦合的瑕疵。
图6显示传感器600的透视图，该传感器可被压靠泵的外壳以测量来自泵的声信号。该传感器600可在泵的试运转过程中使用，以确定用于泵的不包括过量气蚀现象的运行条件。一旦确定了运行条件，传感器600比所谓的压电衬垫102更容易从泵上移开。另一方面，压电衬垫102的好处是允许对泵100进行连续的实时监测。
如图所示，传感器600包含嵌在泵外壳上的声音耦合器601。在该实施例中，声音耦合器601由橡胶形成，并将声音能量耦合到三个PVDF层602a、602b、602c中。在该实施例中，这三个PVDF层602中的每一个大致是平的。三个PVDF层的作用是将传感器600的输出电压提高约三倍，同时减小传感器600的高频限制(与使用PVDF单层比较；比起单层，高频限制的减少是由于三个PVDF层的增加厚度)。在该实施例中，弹性耦合器601的肖氏硬度优选为在10至20的范围中，而在其他的实施例中，肖氏硬度可小于10或大于20。
在该实施例中，传感器600还具有金属柄603，作为把手部分，允许使用者握住传感器600的声音耦合器601，靠着泵的外侧或靠着固定到泵的管道。导线604被使用以连接传感器600到电路(没有显示)。
在另一个实施例中，声传感器(没有示出)可以固定或粘结(例如使用粘合剂)靠着泵的外侧。在这样的实施例中，可以不需要声音耦合器601和/或金属柄603。
图7显示已经嵌入声传感器701的泵700(泵700的大部分用虚线表示)的部分的剖面图。声传感器701嵌在泵700的外壳703的凹槽702中。这个实施例的好处是声传感器701接近可能发生气蚀现象的流体。相反地，图1的实施例要求声信号从泵100的内部传送到压电衬垫102。
如本领域技术人员所知，本发明可用于减少诸如离心泵或轴流泵的泵中的气蚀现象，或在其他流体机械中的气蚀现象。
在某些条件下，减小电噪音的影响是有利的。来自声传感器的电信号特别地要求显著地放大，并且因而存在着无意中采集到偏离的电信号的危险。虽然与上述与图2有关的讨论中记载的静电屏蔽可以是足够的，但在其它实施例中，可以执行校对步骤。在这样的实施例中，声信号在已知的没有气蚀现象发生的条件下进行测量(例如，当电机110静止时)。例如，如果在没有气蚀的条件下检测到具有频率为2兆赫兹的信号，那么电动配置的陷波滤波器可用于抑制该额外的2兆赫兹信号，以避免电机110运行时气蚀现象的虚假警报。
在一些实施例中，例如，当声传感器适用于运行中且不能停止的工厂机器时，不便于停止驱动泵的电机。在这种情况下，从泵的主体上分离声传感器更加方便，从而提供其中气蚀现象没有发生的“标准”信号。替换地，声传感器可被允许悬挂在空气中；该传感器仍可获得背景电信号(特别是泵处在电噪音的环境中)，并且背景的电噪音可用作标准化信号。
在一些实施例中，如果压电衬垫102的信号足够强，则不需要使用放大器301。
这里公开了一种用于在诸如泵100的流体机械中探测气蚀现象的装置和方法。在一个实施例中，压电衬垫102用作传感器感应气蚀现象。在一些实施例中，高通滤波器302、501用于在约兆赫兹的范围内探测超声信号。如果兆赫兹范围内的能量过多，那么判断气蚀现象正在发生，则电机110的速度应与判断正在发生的气蚀现象的程度成比例地减小。在另一个实施例(图5)中，在兆赫兹范围内的能量相对于在千赫兹范围内的能量被标准化。其他传感器600、701也被公开。
本申请摘要中的公开内容以及GB0714695.4的全部内容(本申请要求其优先权)，在此通过引用而结合。
Claims (18)
1.一种用于在流体机械运行过程中探测和控制气蚀发生的系统，包括：
声传感器(102；602；701)；
高通滤波器(302)，具有大于或等于1兆赫兹的截止频率，用于过滤来自所述声传感器(102)的信号；
第一探测器(303)，用于提供表示来自所述声传感器的高通滤波信号中的能量的信号；
参考接收器(305)，用于接收参考值信号；
比较器(304)，用于比较来自该第一探测器(303)的信号与参考值信号，并在来自该第一探测器的信号超过所述参考值信号时提供指示；以及
控制器(306)，在该比较器(304)显示来自该第一探测器(303)的信号超过所述参考值信号的情况下，该控制器能够被操作以控制流体机械(100；700)的运行条件以减少气蚀现象。
2.根据权利要求1所述的系统，包括：放大器(301)，用于放大来自所述声传感器(102)的信号。
3.根据上述任一项权利要求所述的系统，其中，所述高通滤波器(302)为包括低通滤波器的带通滤波器(502)的一部分。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述低通滤波器包括所述声传感器的高响应频率。
5.根据权利要求3或4所述的系统，其中，所述带通滤波器(502)的低通滤波器部分的截止频率为5兆赫兹或20兆赫兹。
6.根据权利要求1或2所述的系统，包括：
低通滤波器(502)，用于过滤来自所述声传感器(102)的信号；以及
第二探测器(503)，用于提供表示来自所述声传感器的低通滤波信号的能量的信号，
其中，所述参考接收器(305)被设置以接收来自所述第二探测器(503)的信号作为所述参考值信号。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述低通滤波器(502)的截止频率最大为1千赫兹、10千赫兹、100千赫兹和1兆赫兹中的一个。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括电机(110)，所述电机用于驱动连接到所述电机(110)的泵。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器包括电机控制器(306)，并且其中，在来自所述第一探测器(303)的信号超过所述参考值信号的情况下，所述电机控制器能够被操作以减小所述电机(110)的速度。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述声传感器(102；602；701)相对于泵设置，以感应所述泵(100)中发生的气蚀现象。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述声传感器(102)包括含有压电材料的衬垫(102)。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，该压电材料包括聚合物压电材料。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，该衬垫包括聚偏二氟乙烯。
14.根据权利要求11-13任一项所述的系统，其中，还包括泵(100)，所述衬垫位于所述泵(100)的入口管道(101)处。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述声传感器(102)包括橡胶声音耦合器(601)，一个或多个聚合物压电层(602a，602b，602c)和把手部分(603)。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述橡胶声音耦合器(601)包括具有肖氏硬度在10-20范围内的橡胶。
17.根据权利要求1或2所述的系统，还包括泵(700)，其中，所述声传感器(701)设置在所述泵(700)的外壳(703)中的凹槽(702)中。
18.一种探测和控制流体机械中气蚀发生的方法，包括以下步骤：
从声传感器(303)接收信号，该声传感器声学地耦合到所述流体机械；
采用截止频率大于或等于1兆赫兹的高通滤波器(302)，对来自所述声传感器(303)的信号进行高通滤波；
通过第一探测器(303)提供表示来自所述声传感器的高通滤波信号的能量的信号；
通过比较器(304)比较所述表示所述能量的信号与参考值信号，并且如果表示所述能量的所述信号超过所述参考值信号则提供指示；以及
在所述比较器(304)指示来自所述第一探测器(303)的信号超过所述参考值信号的情况下控制流体机械(100；700)的运行条件以减小气蚀现象。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0714695A GB2451438B (en) | 2007-07-27 | 2007-07-27 | Cavitation detection |
| GB0714695.4 | 2007-07-27 | ||
| PCT/GB2008/002563 WO2009016355A2 (en) | 2007-07-27 | 2008-07-25 | Cavitation detection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101796405A CN101796405A (zh) | 2010-08-04 |
| CN101796405B true CN101796405B (zh) | 2013-12-18 |
Family
ID=38513000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200880100815XA Expired - Fee Related CN101796405B (zh) | 2007-07-27 | 2008-07-25 | 气蚀现象探测 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8696321B2 (zh) |
| EP (1) | EP2174123A2 (zh) |
| JP (1) | JP5564424B2 (zh) |
| CN (1) | CN101796405B (zh) |
| EA (1) | EA019866B1 (zh) |
| GB (1) | GB2451438B (zh) |
| WO (1) | WO2009016355A2 (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010043316B4 (de) | 2010-11-03 | 2012-11-08 | Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V. | Einrichtung und Verfahren zur Erkennung und Quantifizierung von Kavitationsereignissen in Leistungsultraschall-Prozessanwendungen |
| CN102095796B (zh) * | 2010-11-12 | 2012-12-12 | 中国科学院声学研究所 | 一种结合主动超声与被动声学探测流体空化的装置及方法 |
| DE102012201539A1 (de) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Gewinnen von Daten über einen Zustand einer Flüssigkeit |
| US9191762B1 (en) | 2012-02-23 | 2015-11-17 | Joseph M. Matesa | Alarm detection device and method |
| US9546652B2 (en) * | 2012-03-28 | 2017-01-17 | Imo Industries, Inc. | System and method for monitoring and control of cavitation in positive displacement pumps |
| US9151695B2 (en) | 2012-06-19 | 2015-10-06 | General Electric Company | Systems and methods for diagnosing an engine |
| CN103018062B (zh) * | 2012-11-26 | 2014-12-31 | 中国农业大学 | 一种文丘里施肥器空化发生的监测装置及监测判定方法 |
| DE102013017828B4 (de) * | 2013-10-24 | 2015-05-13 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer in einem extrakorporalen Blutkreislauf oder einer in einem Dialysatkreislauf angeordneten Impellerpumpe und Blutbehandlungsvorrichtung |
| DE102014206038A1 (de) * | 2014-03-31 | 2015-10-01 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | System für einen thermodynamischen Kreisprozess, Steuereinrichtung für ein System für einen thermodynamischen Kreisprozess, Verfahren zum Betreiben eines Systems, und Anordnung mit einer Brennkraftmaschine und einem System |
| US10247182B2 (en) | 2016-02-04 | 2019-04-02 | Caterpillar Inc. | Well stimulation pump control and method |
| DE102016109520A1 (de) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | pd2m GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Kenngröße für die Auswirkung von Kavitationen |
| CN106895010B (zh) * | 2017-03-07 | 2019-03-12 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种低温余热发电工质泵气蚀检测装置及方法 |
| CN108457912B (zh) * | 2018-03-02 | 2019-11-08 | 大连理工大学 | 一种有效抑制叶片表面空化的射流装置及设计方法 |
| GB2575827A (en) | 2018-07-24 | 2020-01-29 | Npl Management Ltd | Method of an apparatus for producing nanomaterials |
| CN114263621B (zh) * | 2021-11-26 | 2023-07-21 | 江苏科技大学 | 一种离心泵空化故障诊断模拟的试验方法及系统 |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3548640A (en) * | 1967-04-13 | 1970-12-22 | Monsanto Co | Cavitation detector |
| JPS4926890B1 (zh) * | 1970-12-04 | 1974-07-12 | ||
| FR2404850A1 (fr) * | 1977-09-30 | 1979-04-27 | Commissariat Energie Atomique | Appareil pour la detection du seuil de cavitation |
| JPS57105580A (en) * | 1980-12-19 | 1982-07-01 | Hitachi Zosen Corp | Control method for pump operation |
| GB2097964A (en) * | 1981-04-09 | 1982-11-10 | Patscentre Benelux Sa Nv | Improvements in the control of liquid level |
| JPS61228344A (ja) * | 1985-04-02 | 1986-10-11 | Fuji Electric Co Ltd | キヤビテ−シヨン検出装置 |
| JPH01137979A (ja) | 1987-11-24 | 1989-05-30 | Natl Food Res Inst | グルコースイソメラーゼ遺伝子、該遺伝子を有する組換え体および該組換え体を有する微生物 |
| IT1226633B (it) * | 1988-07-15 | 1991-01-28 | Enea | Strumento di misura dell'intensita' di cavitazione o ebollizione in un liquido |
| JPH04235319A (ja) * | 1991-01-10 | 1992-08-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | キャビテーション雑音検出装置 |
| DE19517289A1 (de) * | 1995-05-11 | 1996-11-14 | Klein Schanzlin & Becker Ag | Überwachungssystem zur Feststellung einer Kavitationsintensität |
| US6260004B1 (en) * | 1997-12-31 | 2001-07-10 | Innovation Management Group, Inc. | Method and apparatus for diagnosing a pump system |
| DE19848726A1 (de) * | 1998-10-22 | 2000-04-27 | Ziegler Albert Gmbh Co Kg | Sicherungseinrichtung zur Vermeidung von Kavitation in Pumpen, insbesondere Feuerlöschkreiselpumpen |
| DE19903233B4 (de) | 1999-01-27 | 2005-08-04 | Hrch. Huppmann Gmbh | Brauereianlage mit akustischer Überwachung und Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Brauereinlage |
| GB9921982D0 (en) | 1999-09-16 | 1999-11-17 | Secretary Trade Ind Brit | Cavitation sensor |
| DE19947129A1 (de) * | 1999-09-30 | 2001-04-05 | Siemens Ag | Diagnosesystem und -verfahren, insbesondere für ein Ventil |
| US7198250B2 (en) * | 2000-09-18 | 2007-04-03 | Par Technologies, Llc | Piezoelectric actuator and pump using same |
| US6663349B1 (en) * | 2001-03-02 | 2003-12-16 | Reliance Electric Technologies, Llc | System and method for controlling pump cavitation and blockage |
| US6700314B2 (en) * | 2001-06-07 | 2004-03-02 | Purdue Research Foundation | Piezoelectric transducer |
| US6655922B1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-12-02 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | System and method for detecting and diagnosing pump cavitation |
| JP4580601B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2010-11-17 | 東京電力株式会社 | 水力発電機器のキャビテーション診断装置 |
| GB0312818D0 (en) * | 2003-06-04 | 2003-07-09 | Univ Cambridge Tech | Acoustic sensor |
| US7606184B2 (en) * | 2005-01-04 | 2009-10-20 | Tdk Corporation | Multiplexers employing bandpass-filter architectures |
| US20070041273A1 (en) * | 2005-06-21 | 2007-02-22 | Shertukde Hemchandra M | Acoustic sensor |
| US7995777B2 (en) * | 2005-10-03 | 2011-08-09 | Xun Yu | Thin film transparent acoustic transducer |
| KR100811862B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2008-03-10 | 한국표준과학연구원 | 압전배열막을 이용한 음향센서 |
-
2007
- 2007-07-27 GB GB0714695A patent/GB2451438B/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-07-25 CN CN200880100815XA patent/CN101796405B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2008-07-25 EA EA201000082A patent/EA019866B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-07-25 WO PCT/GB2008/002563 patent/WO2009016355A2/en active Application Filing
- 2008-07-25 JP JP2010518731A patent/JP5564424B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2008-07-25 US US12/670,867 patent/US8696321B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-07-25 EP EP20080776070 patent/EP2174123A2/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Bajram Zeqiri et al.Studies of a novel sensor for assessing the spatial distribution of cavitation activity within ultrasonic cleaning vessels.《ULTRASONICS》.2006,第44卷(第1期),73-82. * |
| JP特开平4-235319A 1992.08.24 |
| 由彩堂等.水轮机气蚀超声探测试验与应用.《水电站机电技术》.1995,(第1期),21-24. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101796405A (zh) | 2010-08-04 |
| GB2451438B (en) | 2011-06-08 |
| GB0714695D0 (en) | 2007-09-05 |
| WO2009016355A3 (en) | 2009-04-16 |
| EA019866B1 (ru) | 2014-06-30 |
| EA201000082A1 (ru) | 2010-10-29 |
| EP2174123A2 (en) | 2010-04-14 |
| GB2451438A (en) | 2009-02-04 |
| WO2009016355A2 (en) | 2009-02-05 |
| US8696321B2 (en) | 2014-04-15 |
| JP2010534791A (ja) | 2010-11-11 |
| US20100269574A1 (en) | 2010-10-28 |
| JP5564424B2 (ja) | 2014-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101796405B (zh) | 气蚀现象探测 | |
| EP0778465A1 (en) | Bubble detector | |
| US8438925B2 (en) | Method and arrangement for determining and monitoring the state of a rolling bearing | |
| CN105122021B (zh) | 声传感器 | |
| KR101695541B1 (ko) | 초음파 유량계 및 초음파 흡수체의 이상 판정 방법 | |
| US8542124B2 (en) | Acoustic leak detector | |
| JP2022501549A (ja) | マイクロ流体制御ポンプに基づく注入異常状態検出及び制御システム | |
| US10216691B2 (en) | Sensor based means of monitoring the mechanical condition of rotating machinery that operates intermittently | |
| CA3155783A1 (en) | Systems and methods for analyzing casing bonding in a well using ultrasound velocity filtering | |
| CA3050145A1 (en) | Ultrasonic devices including acoustically matched regions therein | |
| US20150247778A1 (en) | Method for monitoring damage to a shaft | |
| US4360795A (en) | Detection means | |
| JPS63208756A (ja) | 圧力容器の迅速な音響放射検査方法 | |
| JP2001021541A (ja) | 多層部材の検査方法 | |
| CN105928576A (zh) | 一种用于多普勒流量仪表的传感器结构及其组装方法 | |
| KR100387334B1 (ko) | 밸브의 유체누설 감지장치 | |
| EP2390632A1 (en) | Flowmeter | |
| Pickwell et al. | Thick-film acoustic emission sensors for use in structurally integrated condition-monitoring applications | |
| KR101503125B1 (ko) | 차량용 초음파 물체 감지시 오경보 방지 방법 및 오경보 방지를 위한 차량용 초음파 물체 감지 장치 | |
| KR20220041525A (ko) | 저노이즈 고감도의 ae센서 | |
| Ciocan et al. | Method of early failure detection for elastic diaphragms based on frequency analysis of the acoustic signal | |
| JPS5846694B2 (ja) | ガスロウエイケンチホウホウ | |
| CN115327322A (zh) | 一种电缆接头局部放电检测用警报装置及方法 | |
| JPS5838400A (ja) | ポンプの渦流検出装置 | |
| JPH05240904A (ja) | プレハブ型接続部の部分放電位置標定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131218 Termination date: 20160725 |