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行业新闻

流体泵组配摹拟实验构件材出口受力脉冲探讨

[来源:原创] [作者:admin] [日期:14-12-09] [点击:]

1随着南水北调东线工程的开工建设,一批大型泵站将投入运行,泵站的安全稳定运行得到越来越多的重视。

  泵站的安全稳定运行取决于众多因素,其中流道内压力脉动情况起着至关重要的作用,其诱发的水力振动对泵站的运行产生重要的影响,因此对泵站进、出水流道内的压力脉动研究非常关键。本文结合某新建泵站,研究了贯流泵装置模型试验转轮出水口压力脉动与扬程、转速的关系,各个倍频产生的原因,并对流道中所出现的低频脉动做了相关说明。研究成果对研究流道内脉动压力,泵站的设计和运行具有很重要的意义。

  2压力脉动测试方法

  测点布置示意参见1.以水泵叶片安装角为- 2°为例着重研究该测点的压力脉动。

  为避免压力脉动信号的衰减,测试中直接将压力传感器安装于流道上。测量系统由压力传感器,计算机数据采集系统组成。压力传感器采用CYG1101型压力传感器,量程为0~200kPa.

  数据采集前,调整模型泵的扬程,待流量和扬程稳定后,进行数据采样,采样频率为500Hz,采样时间为30s.考虑到出水口中的压力脉动主要为低频,模型泵转速为1260r/min,采样频率为转频的23. 8倍,这对分析低频而言足够。

  3数据处理方法

  以x1, x2,…, xn表示样本的n个元素;以x′1,x′2,…, x′n表示样本的顺序统计量,统计参数含义:

  (1)均值: x - = 1 nΣn i = 1 x i(2)最大值: x m ax =MAX( x 1, x 2,…

  , x n)= x′n(3)最小值: x m in =M IN( x 1, x 2,…

  , x n)= x′1(4)区间: z = x m ax - x m in(5)中值: n为偶数时m = 1 2(x n /2 + x n /2 + 1) ,n为奇数时m = x( n + 1) /2(6)标准差: s = < 1 nΣn i = 1( x i - x -)2 > 1 /2(7)中值偏差: s m = 1 nΣn i = 1 | x i - m |(8)绝对偏差: s a = 1 nΣn i = 1 | x i - x - |(9)模:计算样本中出现最多的数值。

  对样本进行离散傅立叶变换获得数据的频谱相关信息。分析时从原始数据中随机抽取某个连续的数据段,共2048个数据,对这组数据进行统计分析和频谱分析,频率截至于Nyquist频率。

  4试验结果与分析

  试验采集了水泵叶片安装角为- 2°时扬程分别为0。5、1。0、1。5、2。0、2。5和3。0m下的出水口压力脉动。对采集到的压力脉动数据进行统计和频谱分析,结果表明:

  (1)随着扬程的增加,各个统计参数值逐渐增大,即压力脉动逐渐增强。

  典型工况下的压力脉动数据统计如1和2所示。从可以看出随着扬程的增加,各个计参数值逐渐增大,即压力脉动逐渐增强。2对应于1中脉动压力统计值与扬程的比值。从2中表明了各个统计参数与扬程变化的关系。

  在泵的高效区运行时(见3) ,泵出水口压力脉动统计值处于最佳状态,一旦偏离高效区,脉动的强度有所增强,特别是在低扬程时,各个统计参数相对扬程而言变化非常突出。

  (2)出水口存在以21Hz为基频的脉动(所示) ,这主要是由泵的转速引起的水压力脉动信号;同时图中也出现了84Hz的脉动,此频率恰为转轮的叶片通过频率,说明叶片的数目对压力脉动的频率产生影响。

  (3)在频谱中发现出水口的低频呈现一定的规律性。将某一角度下6个扬程的低频频谱画在一张图中,可以清晰的看出其中的变化,显示了同一叶片角度下不同扬程压力脉动频谱中的低频部分,随着扬程的增加压力脉动逐渐增强,在超过最高效率点(扬程: 2m,流量: 231. 6L / s)时,出现了以7. 1Hz为基频及其倍频的脉动。对该水泵装置其它叶片角度进行出水口压力脉动试验研究,也得出了类似的结论。

  (4)水泵不同叶片角度下,压力脉动与扬程和流量的关系如6所示。图中纵坐标为一定扬程下对应的流量与该叶片角度下最高效率点的流量比值,该比值用a表示。试验表明,当a小于1时出水口将出现低频压力脉动,即一定叶片角度各扬程下,当流量小于该角度下最高效率点的流量时,出水口出现低频压力脉动。这主要是由于随着流量的减小,转轮出水口外侧出现回流区,而回流为一不稳定水流,因而也就形成了低频的压力脉动。在数值计算过程中,从流速分布图也发现此处出现回流区,这说明转轮前低频压力脉动的主要成因为回流区的形成与发展。

  5结语

  (1)贯流泵装置转轮出水口压力脉动的统计参数,诸如均值、中值、模等物理量的绝对值随着扬程的提高而逐渐增加,转轮出水口脉动的相对值在高效区时最小。在贯流泵装置转轮出水口存在与转速紧密相关的压力脉动。在泵流量小于最高效率点的流量时,泵的出水口出现回流。

  (2)泵站的安全稳定运行取决于众多因素,其中泵站出水流道内压力脉动情况起至关重要的作用,其诱发的水力振动对泵站的安全运行产生重要的影响。因此对泵站出水流道内的压力脉动研究是十分必要的

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