基于空化噪声的离心泵状态监测诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于空化噪声的离心泵状态监测诊断方法，属于离心泵智能监测技术领域，将监测诊断方法通过高速图像采集摄像机获取不同转速下空泡在离心泵叶片上的分布来对通过建模仿真获取的不同转速下空泡在离心泵叶片上的分布进行验证，并根据实际情况对仿真模型进行调整，通过在调整后的仿真模型中引入空化发生过程中的声学信息，获取不同空化阶段对应的空化噪声信息，并在对同批次的离心泵进行生产检测时，获取其在不同转速下对应的空化噪声信息，通过将获取的各监测点的实际空化噪声频谱与标准空化噪声频谱进行对比，进而判断被检测离心泵的状态是否正常，这种方法能够简化离心泵的检测过程，快速准确的对成品的离心泵的状态进行监测。泵的状态进行监测。

【技术实现步骤摘要】
基于空化噪声的离心泵状态监测诊断方法


[0001]本专利技术属于离心泵智能监测
，具体地，涉及一种基于空化噪声的离心泵状态监测诊断方法。

技术介绍

[0002]离心泵在工作时，离心泵叶片在高速旋转时会产生空化现象，空化是液体内局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸气或气体的空泡的形成、发展和溃灭的过程，而空泡溃灭时产生的脉冲作用加大结构物的振动，会对离心泵叶片造成极大的损伤，同时还会导致离心泵在工作过程中产生较强的噪音；
[0003]空化噪声是离心泵在工作时产生的主要噪声之一，且空化噪声的声强也与空泡的体积变化与分布密切相关，空泡的体积变化与位置分布又与离心泵叶片的旋转相关；
[0004]现有技术中在对离心泵的工作状态进行监测诊断时，需要监测的项目众多，且对于处于水下部分，无法进行直观地监测，导致离心泵的状态监测无法保证高效与准确，为了解决上述问题，本专利技术提供了以下技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于空化噪声的离心泵状态监测诊断方法，解决现有技术中对离心泵的工作状态进行监测诊断时，需要监测的项目众多，且对于处于水下部分，无法进行直观的监测，导致离心泵的状态监测无法保证高效与准确的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]基于空化噪声的离心泵状态监测诊断方法，包括：
[0008]S1、通过仿真模型获取在不同的转速下离心泵叶片上空泡位置和形态的变化；
[0009]S2、通过PIV系统与高速图像采集摄像机结合获取在不同的转速下离心泵叶片上空泡位置与形态的变化；
[0010]S3、在预设的转速范围内，等差获取n个转速点，将这n个转速点标记为对照点；
[0011]获取各对照点对应的A1形态图以及A2形态图；
[0012]获取各对照点对应的A1形态图以及A2形态图中空泡分布的相似度β；
[0013]A1形态图是指根据步骤S1得到的不同的转速下离心泵叶片上空泡位置和形态的变化，得到在对照点对应的离心泵叶片上空泡位置和形态图；
[0014]A2形态图为根据步骤S2得到的不同的转速下离心泵叶片上空泡位置和形态的变化，得到在对照点对应的离心泵叶片上空泡位置和形态图；
[0015]S4、当各对照点对应的A1形态图以及A2形态图中空泡分布的相似度β的平均值大于预设值βy时，则认为步骤S1建立的模型准确，反之，则通过调整相应参数，直至各对照点对应的A1形态图以及A2形态图中空泡分布的相似度β的平均值大于预设值βy成立，并进行下一步；
[0016]S5、在通过PIV系统与高速图像采集摄像机结合获取在不同的空化数下离心泵叶
片上空泡位置与形态的变化数据时，同时通过振动噪声信号采集装置对泵内空化声学信号进行采集，获取在不同监测点的标准空化噪声频谱；
[0017]所述监测点是以对应离心泵的位置为对照点预设的位置；
[0018]S6、在对离心泵进行监测诊断时，在对应的监测点处设置声音检测装置，在改变离心泵的转速的同时，通过声音检测装置获取各监测点在各对照点对应的实际空化噪声频谱；
[0019]对于同一对照点，将各监测点的实际空化噪声频谱与标准空化噪声频谱进行对比，获取两者之间的相似度αj；
[0020]其中1≤j≤m，m为监测点的数量；
[0021]当同一对照点对应的所有监测点的相似度αj的平均值大于等于预设值αy时，则认为对应对照点上，被监测离心泵的状态正常，反之，则认为被监测离心泵的状态异常；
[0022]获取在各对照点上，被监测离心泵的状态为正常还是异常；
[0023]当被监测离心泵在预设比例σ％以上的对照点上，被监测离心泵的状态为正常时，则认为对应的被监测离心泵的状态为正常，反之，则认为对应的被监测离心泵的状态为异常。
[0024]作为本专利技术的进一步方案，通过仿真模型获取在不同的转速下离心泵叶片上空泡位置和形态的变化的方法为：
[0025]根据离心泵叶片的设计，通过三维建模软件构建离心泵叶片的几何模型，并在三维模型的基础上，利用计算流体力学前处理器建立计算流体域，并进行网格划分；
[0026]利用有限元软件建立离心泵叶片的有限元模型；
[0027]基于水动力模型及有限元模型，进行离心泵叶片的空泡性能仿真计算，得到空泡数值模拟结果，将非均匀伴流场的信息以编译profile文件的形式导入到流体分析软件中，通过设置相应的空化模型、材料参数和流体计算参数，定义相关的边界条件及流固耦合界面，并通过计算得到不同的转速下离心泵叶片上空泡位置和形态的变化。
[0028]作为本专利技术的进一步方案，所述的流体计算参数包括流体类型、湍流模型。
[0029]作为本专利技术的进一步方案，获取各对照点对应的A1形态图以及A2形态图中空泡分布的相似度β的方法为：
[0030]对于一个对照点，以离心泵叶片的转动轴为中心，将A1形态图中设置若干个同心圆环，且各同心圆环的组合对A1形态图中的离心泵叶片实现完全覆盖；
[0031]将各同心圆环按照一定顺序依次标号为h11、h12、
…
、h1k；
[0032]按照同样的方法在A2形态图上获取对应的依次标号为h21、h22、
…
、h2k的同心圆环；
[0033]获取同心圆环h1i以及h2i中不同直径范围内的空泡数量；
[0034]其中1≤i≤k；
[0035]将同心圆环h1i内在x个直径范围内的空泡数量分别为d11、d12、
…
、d1x；将同心圆环h2i内在x个直径范围内的空泡数量分别为d21、d22、
…
、d2x；
[0036]根据公式计算得到同心圆环h1i与h2i的空泡分布相似度βi；其中1≤r≤x；
[0037]根据公式计算得到对应对照点对应的A1形态图以及A2形态图中空泡分布的相似度β。
[0038]作为本专利技术的进一步方案，获取不同监测点的标准空化噪声频谱的方法为：
[0039]利用计算声学软件构建离心泵叶片的声学计算模型；
[0040]在声学计算模型中设置多个监测点；
[0041]在计算声学软件中导入流体分析软件中得到的空泡数值模拟结果，将CFD基本量转化为声源，将声源利用积分法插入到声学网格中，并通过傅里叶变换，利用求出的音源数据计算监测点处的声压信号，进而得到各监测点的标准空化噪声频谱。
[0042]本专利技术的有益效果：
[0043]1、本专利技术通过高速图像采集摄像机获取不同转速下空泡在离心泵叶片上的分布来对通过建模仿真获取的不同转速下空泡在离心泵叶片上的分布进行验证，并根据实际情况对仿真模型进行调整，从而保证仿真模型的准确性；
[0044]2、本专利技术通过在调整后的仿真模型中引入空化发生过程中的声学信息，从而获取不同空化阶段对应的空化噪声信息，并在对同批次的离心泵进行生产检测时，通过改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于空化噪声的离心泵状态监测诊断方法，其特征在于，包括：S1、通过仿真模型获取在不同的转速下离心泵叶片上空泡位置和形态的变化；S2、通过PIV系统与高速图像采集摄像机结合获取在不同的转速下离心泵叶片上空泡位置与形态的变化；S3、在预设的转速范围内，等差获取n个转速点，将这n个转速点标记为对照点；获取各对照点对应的A1形态图以及A2形态图；获取各对照点对应的A1形态图以及A2形态图中空泡分布的相似度β；A1形态图是指根据步骤S1得到的不同的转速下离心泵叶片上空泡位置和形态的变化，得到在对照点对应的离心泵叶片上空泡位置和形态图；A2形态图为根据步骤S2得到的不同的转速下离心泵叶片上空泡位置和形态的变化，得到在对照点对应的离心泵叶片上空泡位置和形态图；S4、当各对照点对应的A1形态图以及A2形态图中空泡分布的相似度β的平均值大于预设值βy时，则认为步骤S1建立的模型准确，反之，则通过调整相应参数，直至各对照点对应的A1形态图以及A2形态图中空泡分布的相似度β的平均值大于预设值βy成立，并进行下一步；S5、在通过PIV系统与高速图像采集摄像机结合获取在不同的空化数下离心泵叶片上空泡位置与形态的变化数据时，同时通过振动噪声信号采集装置对泵内空化声学信号进行采集，获取在不同监测点的标准空化噪声频谱；所述监测点是以对应离心泵的位置为对照点预设的位置；S6、在对离心泵进行监测诊断时，在对应的监测点处设置声音检测装置，在改变离心泵的转速的同时，通过声音检测装置获取各监测点在各对照点对应的实际空化噪声频谱；对于同一对照点，将各监测点的实际空化噪声频谱与标准空化噪声频谱进行对比，获取两者之间的相似度αj；其中1≤j≤m，m为监测点的数量；当同一对照点对应的所有监测点的相似度αj的平均值大于等于预设值αy时，则认为对应对照点上，被监测离心泵的状态正常，反之，则认为被监测离心泵的状态异常；获取在各对照点上，被监测离心泵的状态为正常还是异常；当被监测离心泵在预设比例σ％以上的对照点上，被监测离心泵的状态为正常时，则认为对应的被监测离心泵的状态为正常，反之，则认为对应的被监测离心泵的状态为异常。2.根据权利要求1所述的基于空化噪声的离心泵状态监测诊断方法，其特征在于，获取各对照点对应的A1形态图以及A2形态图中空泡分布的相似度β的方法为：对于一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫东，何军，顾静，王东伟，
申请(专利权)人：三联泵业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：