CN102889216B - 一种离心泵转子流动诱导振动的测量方法 - Google Patents
一种离心泵转子流动诱导振动的测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102889216B CN102889216B CN201210350436.4A CN201210350436A CN102889216B CN 102889216 B CN102889216 B CN 102889216B CN 201210350436 A CN201210350436 A CN 201210350436A CN 102889216 B CN102889216 B CN 102889216B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vibration
- sensor
- measurement
- rotor
- pump
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 37
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000013481 data capture Methods 0.000 description 1
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000000192 social effect Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
一种针对离心泵转子流动诱导振动的瞬态非接触测量和分析方法，通过在蜗壳上靠近叶轮口环位置两个相互垂直的方向上安装经过校准的趋近式电涡量传感器，实现在泵无水运行状态下，对叶轮振动轨迹进行测量以及在泵带水正常运行状态下对转子振动进行测量。通过将各相位上带水运行振动幅值与不带水运行振动幅值相减，得到仅由流体诱导的振动信号。将两个垂直方向上分别测得的振动曲线转化为平面上的振动轨迹，并计算得出二维平面上各时刻的振动相位，可直观分析转子在径向方向的振动。
Description
技术领域
本发明属于与泵类机械转子振动相关的技术领域，特指由泵内部复杂的非定常流动诱导的结构振动现象。
背景技术
泵是重要的能量转换装置和流体输送设备，其中离心泵应用最为广泛。离心泵不仅应用在石油、化工、水利等工农业领域，而且是航空、舰船、潜艇等高技术领域的关键设备。离心泵在运行过程中会不可避免地产生振动，振动会影响离心泵运行的稳定性和安全性，并影响机器寿命。泵是重大工程的关键设备，尽可能地减小振动可以提高泵机组运行的可靠性，并可以降低重大事故的发生率，从而保证人身安全，避免国民财产遭受损失，具有重要的社会意义和经济意义。目前，由于泵内部复杂流动产生的周期性载荷是导致振动的不可忽视的因素，并且更加难以控制，简单地利用机械减振方法不能很好的消除，流动诱导振动现象已经成为工程实际中亟待解决的问题，尤其在在隐蔽性很高的舰船和潜艇等国防设备领域。因此，为了深入分析离心泵转子流动诱导振动特性，有必要对该振动信号进行瞬态的测量、采集和分析。为了解决这一问题，并能够对泵转子进行非接触测量，新的测量系统和数据处理分析方法被提出。
经检索，关于泵类机械振动测量的专利有：潜油电泵振动测试装置，申请号：200420074343；离心泵振动信号采集装置，申请号：200620029173；离心泵振动故障融合诊断方法及振动信号采集装置，申请号：200610017089。目前这些专利中，振动测量主要集中于泵壳体振动信号的采集，这种采集局限于泵的静止结构，虽然测量相对方便简单，但不能准确反映泵转子振动的特性。同时，所采集的信号不能直接获得单纯由流动现象诱导的振动，而是包含了如机械原因产生的振动，因此，信号复杂、干扰多且不易于分析。还未见有关于泵转子流动诱导振动测量的申报专利。
发明内容
本发明的目的是提出一种针对离心泵转子流动诱导振动的瞬态非接触测量和分析方法。该方法能够实现对离心泵转子由水力激励导致的振动现象进行非接触的测量和分析，在泵技术领域具有良好的实用价值和广阔的应用前景，是目前泵类机械振动噪声研究领域的前沿问题和关键技术。
本发明的技术方案包括以下几个方面：(1)对待测离心泵的安装和实验回路的调整，以使待测离心泵能够在各种要求的工况下正常运行。进出口的静压传感器能够对泵的扬程进行监测，出口压力传感器量程为表压0-4bar，进口压力传感器为绝对压力0-1.6bar。安装流量计能够对泵的运行工况进行观测，泵进口上游的控制阀能够对泵的运行工况点进行调整。(2)选用与待测离心泵叶轮转子材料相同的圆盘，利用校准机构对两个电涡量传感器分别进行静态测量校准，绘制出两个传感器回路输出电压与测量距离的线性关系。校准机构将传感器固定，将校准材料固定在可伸缩的螺纹杆上，通过旋转螺纹杆，调整材料与传感器的距离，获得不同的电压信号输出，从而绘制校准曲线，一般校准点取20-30个。(3)在蜗壳上靠近叶轮口环位置两个相互垂直的方向上安装趋近式电涡量传感器，同时，在转轴处安装电感应开关传感器，并对传感器的电路进行调试。通过两个相互垂直的电感应传感器实现对叶轮径向平面上振动的测量，利用感应开关传感器实现对叶轮转子转动相位的测量。通过将两个方向的振动近好进行合成，得到平面上的测量轨迹。(4)对数据采集系统进行调试，并对采集的数据进行调理。采样频率设定为10kHz，对于低频的振动信号，满足乃奎斯特采样定律。(5)在泵无水运行状态下，对叶轮振动轨迹进行测量。该振动轨迹主要是由机械原因引起的，如叶轮口环处圆周加工的不精确、泵的轴承间隙、叶轮质量的不对称等。该测量的目的是记录下仅由这些不可避免的机械原因引起的振动，以便在后续测量中剔除出这些干扰量，以获得仅由水力激励产生的振动轨迹。(6)在泵带水正常运行状态下对转子振动进行测量。(7)对上述测量的转子振动的周期信号进行滤波，并根据校准曲线实现传感器输出电压值和实际测量距离值的换算。(8)为了消除振动信号测量过程中可能产生的噪声干扰和其他的测量不确定性，将多个周期的测量信号进行相平均计算，得到在各个相位上平均的振动结果。(9)将各相位上带水运行振动幅值与不带水运行振动幅值相减，得到仅由水力激励诱导的振动信号幅值。(10)将两个垂直方向上分别测得的振动曲线转化为平面上的振动轨迹，并计算得出二维平面上各时刻的振动相位，最终绘制出叶轮转子径向流动诱导振动曲线。
本发明的有益效果是：
(1)由于采用了电涡量传感器对叶轮转子的振动量进行测量，从而实现了对转子振动的无接触测量，使得振动系统能够方便地安装在静止的离心泵壳体上，无需使测量装置与转子进行旋转，大大降低了测量的难度，同时又能保证对旋转的转子振动进行瞬态精确测量。
(2)测量过程中对振动信号进行滤波能够有效滤除实验信号采集的噪声干扰，提取出所需要频率的流动水力激励诱导的振动信号。此外，对周期振动信号进行相平均计算能够有效地获得周期性信号，消除数据采集中的振动信号奇异值。
(3)通过对泵无水运行状态下振动信号的测量，记录了离心泵结构上存在的机械振动信号，这种由机械结构原因产生的振动是无法完全避免的，且在离心泵带水正常运行时仍然存在，因此，通过将该信号进行剔除，则可获得真正的仅由流动诱导的振动信号。
附图说明
图1为本发明测量分析方法的原理流程图。
图2为离心泵转子振动测量实验台的示意图。
图3为趋近式振动传感器校准装置示意图。
图4为趋近式振动传感器系统校准曲线示意图。
图5为趋近式电涡量传感器的安装示意图。
图中：1.距离测量仪；2.底座；3基座；4.螺纹杆；5.校准用圆盘；6.传感器固定座；7.电涡量传感器。
图6为振动测量实例的结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述：
本发明的工作过程为：(1)对待测离心泵的安装和实验回路的调整，以使待测离心泵能够在各种要求的工况下正常运行。图2中，进出口的静压传感器能够测量和计算出泵的扬程变化，对泵的扬程进行监测；出口压力传感器量程为表压0-4bar，进口压力传感器为绝对压力0-1.6bar。安装流量计能够对泵的运行工况进行观测，泵进口上游的控制阀能够对泵的运行工况点进行调整。(2)图3中的校准装置包括：1.距离测量仪；2.底座；3基座；4.螺纹杆；5.校准用圆盘；6.传感器固定座；7.电涡量传感器。距离测量仪1用于控制螺纹杆4和校准用圆盘5的伸长距离，以精确控制校准用圆盘5与电涡量传感器7的距离。同时，电涡量传感器7固定在传感器固定座6处。选用与待测离心泵叶轮转子材料相同的圆盘，利用校准机构对两个电涡量传感器分别进行静态测量校准，绘制出两个传感器回路输出电压与测量距离的线性关系。校准机构将传感器固定，将校准材料固定在可伸缩的螺纹杆上，通过旋转螺纹杆，调整材料与传感器的距离，获得不同的电压信号输出，从而绘制校准曲线，一般校准点取20-30个，如图5所示。(3)在蜗壳上靠近叶轮口环位置两个相互垂直的方向上安装趋近式电涡量传感器，安装方式如图5所示。传感器和叶轮之间要留有适当的空隙，以适应叶轮不同的振动方向，但该空隙应保持在传感器的测量范围内。同时，在转轴处安装电感应开关传感器，并对传感器的电路进行调试。通过两个相互垂直的电感应传感器实现对叶轮径向平面上振动的测量，利用感应开关传感器实现对叶轮转子转动相位的识别。(4)对数据采集系统进行调试，并对采集的数据进行调理。采样频率设定为10kHz，对于低频的振动信号，满足乃奎斯特采样定律。(5)在泵无水运行状态下，对叶轮振动轨迹进行测量。该振动轨迹主要是由机械原因引起的，如叶轮口环处圆周加工的不精确、泵的轴承间隙、叶轮质量的不对称等。该测量的目的是记录下仅由这些不可避免的机械原因引起的振动，以便在后续测量中剔除出这些干扰量，以获得仅由水力激励产生的振动轨迹。(6)在泵带水正常运行状态下对转子振动进行测量。(7)对上述测量的转子振动的周期信号进行滤波，并根据校准曲线实现传感器输出电压值和实际测量距离值的换算。(8)为了消除振动信号测量过程中可能产生的噪声干扰和其他的测量不确定性，将多个周期的测量信号进行相平均计算，得到在各个相位上平均的振动结果。(9)将各相位上带水运行振动幅值与不带水运行振动幅值相减，得到仅由水力激励诱导的振动信号幅值。由下式表示
ΔSx，actual＝(Sx，wet-Sx，0)-(Sx，dry-Sx，0)＝Sx，wet-Sx，dry
ΔSy，actual＝(Sy，0-Sy，wet)-(Sy，0-Sy，dry)＝Sy，dry-Sy，wet
其中Sx，0 and Sy，0表示振动传感器与叶轮转子在两个方向上的初始距离；Sx，dry和Sy，dry表示泵不带水运行条件下的测量距离；Sx，wet和Sy，wet表示泵带水运行条件下的测量距离；ΔSx，actual和Sy，actual表示叶轮流动诱导的振动值。(10)将两个垂直方向上分别测得的振动曲线转化为平面上的振动轨迹，并计算得出二维平面上各时刻的振动相位，最终绘制出叶轮转子径向流动诱导振动曲线，如图6所示。
Claims (3)
1.一种离心泵转子流动诱导振动的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)对待测离心泵的安装和实验回路的调整；
(B)利用校准机构对两个电涡量传感器分别进行静态测量校准；
(C)在蜗壳上靠近叶轮口环位置两个相互垂直的方向上安装趋近式电涡量传感器，同时，在转轴处安装电感应开关传感器；
(D)对数据采集系统进行调试，并对采集的数据进行调理；
(E)在泵无水运行状态下，对叶轮振动轨迹进行测量；
(F)在泵带水正常运行状态下对转子振动进行测量；
(G)进行信号滤波以及输出电压值和实际测量距离值的换算；
(H)将多个周期的测量信号进行相平均计算；
(I)将各相位上带水运行振动幅值与不带水运行振动幅值相减；
(J)将两个垂直方向上分别测得的振动曲线转化为平面上的振动轨迹，并计算得出二维平面上各时刻的振动相位。
2.根据权利要求1中所述的一种离心泵转子流动诱导振动的测量方法，其特征在于，所述步骤(I)的作用是消除了由机械原因引起的转子振动，从而得到仅由流体诱导的振动信号，其中，所述机械原因包括叶轮口环处圆周加工的不精确、泵的轴承间隙、叶轮质量的不对称。
3.根据权利要求1中所述的测量方法，步骤(B)中的校准机构包括：距离测量仪(1)；底座(2)；基座(3)；螺纹杆(4)；校准用圆盘(5)；传感器固定座(6)；电涡量传感器(7)；其中，距离测量仪(1)用于控制螺纹杆(4)和校准用圆盘(5)的伸长距离，以精确控制校准用圆盘(5)与电涡量传感器(7)的距离；同时，电涡量传感器(7)固定在传感器固定座(6)处；校准用圆盘(5)选用与待测离心泵叶轮转子相同的材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210350436.4A CN102889216B (zh) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | 一种离心泵转子流动诱导振动的测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210350436.4A CN102889216B (zh) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | 一种离心泵转子流动诱导振动的测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102889216A CN102889216A (zh) | 2013-01-23 |
| CN102889216B true CN102889216B (zh) | 2014-11-05 |
Family
ID=47532845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210350436.4A Expired - Fee Related CN102889216B (zh) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | 一种离心泵转子流动诱导振动的测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102889216B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103452867B (zh) * | 2013-08-02 | 2015-10-14 | 上海交通大学 | 立式双飞轮屏蔽电泵实验台 |
| CN103592094B (zh) * | 2013-11-25 | 2017-05-24 | 东北石油大学 | 一种流致管束振动实验方法 |
| CN105317704B (zh) * | 2015-11-26 | 2017-01-11 | 江苏大学 | 一种离心泵运行工况的判别方法 |
| CN112329357B (zh) * | 2020-10-29 | 2022-04-26 | 湘潭大学 | 一种清水离心泵振动故障的简易诊断方法及诊断系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2068553C1 (ru) * | 1994-08-29 | 1996-10-27 | Костюков Владимир Николаевич | Способ оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса |
| DE19600640A1 (de) * | 1996-01-10 | 1997-07-17 | Wilo Gmbh | Sensor für eine Motorkreiselpumpe |
| DE19956768A1 (de) * | 1999-11-25 | 2001-05-31 | Wilo Gmbh | Pumpe mit Vibrationssensor |
| CN2771505Y (zh) * | 2005-01-05 | 2006-04-12 | 江西理工大学 | 水轮发电机组监测及专家模糊诊断装置 |
| CN2926582Y (zh) * | 2006-08-01 | 2007-07-25 | 东北电力大学 | 离心泵振动信号采集装置 |
| CN100437072C (zh) * | 2006-08-01 | 2008-11-26 | 东北电力大学 | 离心泵振动故障融合诊断方法及振动信号采集装置 |
-
2012
- 2012-09-05 CN CN201210350436.4A patent/CN102889216B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102889216A (zh) | 2013-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105716779B (zh) | 动态压力叶型探针 | |
| CN105424160B (zh) | 实现叶片同步振动参数辨识的方法 | |
| CN102889216B (zh) | 一种离心泵转子流动诱导振动的测量方法 | |
| Meyer et al. | Instantaneous flow field measurements in the interstage section between a fan and the outlet guiding vanes at different axial positions | |
| CN103047124B (zh) | 离心泵外特性和内部流动测量多功能试验装置 | |
| CN206905879U (zh) | 一种分离式叶片固有频率检测装置 | |
| CN104459187A (zh) | 一种测量大型旋转设备转速的装置及方法 | |
| CN103776743B (zh) | 交流电荷感应式煤粉细度在线监测方法及装置 | |
| CN103471809A (zh) | 一种超高频响等离子体流动测量装置 | |
| CN103216461B (zh) | 轴流式压气机的失速先兆识别方法 | |
| CN203824546U (zh) | 叶尖间隙传感器标定装置 | |
| CN110307894A (zh) | 基于改进叶尖定时原理的带冠叶片测振方法及标定系统 | |
| CN209214758U (zh) | 用于辨识带冠叶片动态参数的装置 | |
| CN110285748A (zh) | 基于带冠叶片耦合特征的叶尖间隙标定测量系统及方法 | |
| CN103630604B (zh) | 离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障识别方法 | |
| CN104236871A (zh) | 离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障识别方法 | |
| CN206725087U (zh) | 一种抽水蓄能机组振动监测系统 | |
| CN103063289B (zh) | 一种脉冲气体激光器腔内风机叶轮扰动测量系统 | |
| CN102636515B (zh) | 绝热保温测量容器和热力学法测效率装置及其使用方法 | |
| CN111739160B (zh) | 一种水轮机转轮动静干涉振动频率识别的方法 | |
| CN111767873B (zh) | 一种水轮机活动导叶流场叠加振动频率判别的方法 | |
| CN211085467U (zh) | 一种用于带冠叶片测振的标定系统 | |
| Buffaz et al. | Detailed analysis of the flow in the inducer of a transonic centrifugal compressor | |
| Agnalt et al. | Onboard measurements of pressure pulsations in a low specific speed Francis model runner | |
| CN206990069U (zh) | 天然气涡轮流量计在线诊断系统 |
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: 20141105 |