基于外磁场的离心泵故障预测模型

针对传统离心泵故障诊断方法在复杂多变的工程环境中缺乏通用性和及时性的问题,提出了基于马氏距离改进KNN算法的离心泵故障预测模型.将故障工况下的外磁场信号进行处理并求得相应工况指标,通过ReliefF算法进行权重分析完成特征提取,进而为KNN算法提供故障预测分类的数据库.使用马氏距离替换KNN算法中原有的距离函数欧氏距离来消除特征指标间量纲影响,以提高预测结果的准确率.通过十折交叉验证法,筛选KNN算法的关键值K,得出在K取值为120时预测模型运行结果最优.根据外磁场信号,基于改进KNN算法建立的故障预测模型能够在离心泵偏工况运行时,对可能出现的故障能够进行准确预测,有效解决了传统监测方法滞后性严重的问题,且模型训练数据包含了0.2 Q_(d)~1.2 Q_(d)全流量下各类工况的外磁场信号.试验结果表明,故障预测模型在0.4 Q_(d),0.8 Q_(d),1.0 Q_(d),1.2 Q_(d)流量工况下,故障预测准确率达到0.8315,0.7999,0.8527,0.8741,基本实现了离心泵故障的准确预测.

无传感器监测技术在离心泵中的应用研究综述

为深入研究无传感器技术在离心泵运行状态监测方面的应用,首先综述了无传感器技术的背景与研究现状:无传感器监测技术是一种将感应电动机作为转矩传感器,通过测量其定子电流、电压,分析电动机转矩信号并推算出运行状态从而实现运行状态监测的技术,具有安装使用方便,价格低廉等优点.由于大部分离心泵由感应电动机驱动,因此可以较为有效地解决传统状态监测技术中存在的问题.目前国内外对离心泵监测技术的研究主要集中在电动机及机械部件的诊断,离心泵运行工况的判别,电动机输出信号的提取、分析方法等方面,并且这些研究主要侧重于理论和仿真.其次提出了现阶段无传感器技术应用于离心泵状态监测方面研究的不足:关于离心泵内部流态的研究仍属空白,具体流动状态的识别研究较少,离心泵内不同流动状态特征的提取方法的研究较少.最后对离心泵无传感器监测技术的发展进行了展望:无传感器技术的突破在于着重解决水力负载转矩非定常特性、瞬态水力负载转矩在离心泵轴系传动及电动机系统中响应特性以及离心泵内不同流动状态特征的提取方法等问题.

离心泵空化下的转速瞬变特性试验研究

通过安装轴编码器获取了离心泵空化过程的转速瞬变信号,利用时域和频域分析手段进一步探索在不同空化程度下转速瞬变的特点和规律。分析结果表明:当离心泵内刚发生空化时,离心泵的转速变化范围最大,以标准差衡量转速的波动程度也最大,严重空化时转速的波动程度高于未空化时的波动程度;在频域上,试验用离心泵—电机系统的转速的固有频率为2.9 Hz,空化条件下泵转速的主频也是轴频,不随流量和空化程度的改变而改变,但是同一流量下,空化初生时主频的幅值最高,严重空化时次之,未空化时最小;而不同流量下空化初生主频处的幅值则随着流量的增加先增大后减小,在设计流量下空化初生时主频处的幅值达到最大;在时频域上,通过小波分析的方法对转速的特征进行了分析,发现在空化下转速的能量主要集中在39~46.9 Hz,并且在空化初生时转速的能量最大。

基于无线传感网络的水泵振动状态监测系统设计

针对传统的振动状态监测系统布线复杂、信号干扰等问题,提出一种新型基于无线传感网络的水泵振动状态监测系统。选用NKG65-50-125/139型单级单吸离心泵为研究对象搭建试验泵系统,分别采用传统的有线振动状态监测系统与该设计的无线振动状态监测系统来对该离心泵进行试验。该设计的无线监测系统通过对水泵监测点的水平、垂直、轴向三个方向进行振动信号采集,从而得到振动信号的位移峰峰值和振动烈度值,再利用WiFi技术上传安卓上位机,与传统的有线振动采集监测系统的试验结果进行对比分析,发现两组结果整体变化趋势基本一致,数值变化都呈随着流量的稳定而逐渐减小趋势,具体数值大小差距不大。试验数据表明,所设计的无线振动状态监测系统可以满足对水泵振动监测的需求,并可取代传统的有线振动状态监测系统。

灌溉泵智能运行监测系统的研发

为了实时获取农业灌溉泵的性能参数信息以及农业灌溉用水水质信息,以达到优化灌溉泵运行,降低灌溉泵能耗,减少灌溉泵安全隐患,保证灌溉用水水质,防止农作物污染的目的,研发了一种基于STM32F103ZET6单片机设计的灌溉泵智能运行监测系统.该系统主要包括MCU核心控制模块、水质监测模块、驱动电动机电压电流信号采集模块、GPRS通讯模块、监测信息显示模块以及供电模块共6个功能模块.对各个功能模块进行了软件设计与硬件设计,实现了对灌溉泵多项运行参数信息的实时监测与多信息平台显示.同时,为了验证灌溉泵智能运行监测系统的运行可靠性,制作了灌溉泵智能运行监测系统样机并进行了样机实测验证,结果表明:该监测系统能够正常工作,监测信息的刷新频率能够稳定保持在2000 Hz,系统能够实现对各监测参数的精准计算,对各监测参数的监测误差能够控制在0.5%以内.

诱导轮离心泵空化条件下扬程下降分析

以空化条件下离心泵的扬程下降为切入点,基于RNG k-ε湍流方程和Rayleigh-Plesset空化模型研究带诱导轮的离心泵空化流动,获得了空化条件下离心泵流道的空泡分布及扬程下降规律,分析结果表明,空泡发展至诱导轮的喉部时,扬程开始下降;随着压力的降低,空泡首先出现在叶轮进口,并逐步发展至整个流道,进而影响离心泵的内部流动及能量转换;空化同时会引起局部流道的压增现象,压增的位置随空化强度的增大向下游流道移动。验证了诱导轮可以改善泵的空化性能,它能抑制空泡在主叶轮内的扩散,使空化仅造成主叶轮叶片进口处压力的缓慢下降,而主叶轮的扬程并未明显下降。

离心泵进口回流流场特性的数值模拟及试验

基于有限体积方法,采用标准k-ε湍流模型,应用ANSYS CFX软件对不同工况下低比转速离心泵进口处的三维湍流流场进行了数值模拟.通过在进口流场中设置大量监测点,采集速度变化数据,对回流发生和发展过程中进口处的回流旋涡形态和流场速度分布进行了分析.提出了采用有机玻璃进水管,利用注入的空气气泡作为示踪粒子的可视化试验方案.使用高速摄影仪拍摄气泡的运动轨迹,从而分析不同工况下进水管流场的速度分布.结果表明:模型泵回流发生的关键流量点为0.7Qd;回流发生后,随流量的减小,回流强度增大,回流旋涡的体积变大,旋涡中心向进水管内移动,堵塞部分流道;进口回流会同时在叶轮和进水管内造成与主流方向相反的轴向速度和预旋,随回流强度的增大,轴面回流速度、进水管内的预旋强度增大,预旋在进水管中的影响距离最远到达距叶轮进口10倍叶轮进口直径处;当离心泵关阀运行时,在进水管内将形成柱状涡带.

余热排出泵水中模态分析

为了真实反映转子在水中振动情况,基于流固耦合动力学方程,采用ANSYS WORKBENCH有限元软件,对余热排出泵转子进行水中模态分析.分别计算了转子在空气中,预应力下及水中模态分布,得到相应固有频率及振型,并对比分析预应力和水附加质量对转子振动性能的影响.分析结果表明,预应力提高转子固有频率,变化率为4.42%-22.41%,并且主要提高扭转方向固有频率;水附加质量降低转子固有频率,变化率为4.69%-11.5%,阶数越高,变化率越大,与振动方向无关.在此基础上,根据核电要求对余热排出泵转子临界转速进行计算校核.计算得：第一临界转速5 475.6 r/min和第一扭转临界转速6 694.2 r/min远远超过运行转速1 490 r/min,水力激振频率173.8 Hz也处在安全范围内,符合核电要求.

离心泵叶轮磨损破坏程度下的振动特性分析

为了研究离心泵叶片进口边不同破损程度下的振动特性,针对在同种破坏方式下不同破坏程度对泵振动的影响,通过信号处理方法分析多个工况下的振动信号的时域和频域特征。选用IS-50-160-00单级单吸离心泵为试验对象,研究了六个叶片离心泵分别破坏对称2、4、6个进口叶片离心泵进行试验,在离心泵上布置加速度传感器,采集泵不同运行工况下的径向、纵向、轴向和基座方向振动信号,并进行时域和频谱分析,分别把正常叶片、破损2、4、6个进口叶片对应的振动信号进行对比分析,从而获得叶轮破坏不同程度下的振动信号特征。试验结果表明:由时域图可知,2个叶片进口破坏的情况下泵轴向振动信号波动幅值最大,其不稳定性最差;在频谱中得出:叶片的破损导致离心泵转子旋转失衡并产生轴向伴随频率使振动能量增加,出现大量的高倍频;在统计方法中:振动能量随着流量的增加呈先降低后平稳的趋势,设计工况点处各个方向的振动能量趋于平稳。研究离心泵叶轮不同破坏程度下振动信号特征,可以为离心泵故障的监测分析提供借鉴和参考。

旋转喷头变压节能供水变域喷洒控制策略与试验

针对目前变域喷洒喷头能耗高,喷洒形状不理想等问题,通过深入分析水泵变压运行和喷头变域喷洒机理,得到了喷头实现变域喷洒时两种调节方法的运行规律。推导了变频器频率fv与喷头旋转α角度所用时间t之间的关系方程,提出了一种实现喷头变域喷洒的开环控制策略和通过试验设定控制规律的方法。通过水力能耗的计算发现,采用变频调速方法实现变域喷洒比采用动静片方法节约27%的能量。

离心泵叶轮不同磨损程度下的振动信号分析

为了研究离心泵不同程度磨损后叶片进口边的振动特性,在虚拟仪器平台搭建试验泵系统,选用IS-50-160-00单级单吸离心泵分析不同磨损程度下振动信号的时域和频域特征.以6个叶片离心泵为研究对象,分别破坏对称2,4,6个进口叶片进行试验,采集泵在不同磨损程度下径向、纵向、轴向和基座方向的振动信号,并进行时域和频谱分析.在时域上采用峭度分析方法,发现磨损后每个叶轮的峭度变化是一致的,通过检测基座方向和轴向的振动信号峭度,可诊断离心泵的磨损程度.利用峰值因子分析得出磨损后叶轮产生更高的尖峰,尤其是轴向峰值因子较大.在频域分析中采用最大熵谱估计方法,得出磨损后离心泵在高频信号中出现振动能量的变化,将高频段(2500~5000 Hz)的振动变化作为诊断磨损程度的特征频段,同时发现振动信号功率谱在基座方向和轴向的能量变化较大.

基于局部特征的图像实时分类方法

图像分类技术一直以来是图像处理的一个难题,特别是基于内容的网络图像实时搜索和过滤是图像快速分类的基础,利用图像的颜色特征和纹理特征在局部区域进行图像分类,并对敏感区域利用支持向量机SVM分类器来实现多特征的分类,可以快速实时的实现图像分类。

离心泵内部流动诱导噪声测试系统设计

设计了一套基于虚拟仪器的噪声测试系统,能够便利地对离心泵内部流动诱导噪声信号进行采集、调理、分析,得到噪声特性.应用ST70型水听器测量诱导噪声信号,通过虚拟仪器应用模块分析频谱特征,进而判断机组运行状况.在工频时对5种流量大小状况的诱导噪声进行测试及时域频域分析,发现随着流量的增加,诱导噪声时域波形开始趋于紊乱,而且振幅峰值不断降低;噪声信号在低频范围内组成基本稳定;在500~1000 Hz范围内频谱内有两个峰值,且随流量变化影响很小;在1000~2000 Hz范围内频谱峰值逐渐开始突显.试验表明水听器采集的信号能够反映噪声的基本特性,该测试系统能够进行噪声信号的时域、频域、A计权声级及倍频程等分析,能满足工程和科学研究的需要,具有较好的应用前景.

基于小波包分解的离心泵关死点流动状态

为研究离心泵关死工况点时内部复杂流动产生的压力脉动对离心泵多工况设计的影响,基于虚拟仪器技术,应用LabView进行数据采集,利用小波包对离心泵压力信号进行分解,建立了不同频率范围的特征信号,并进行试验验证.分析结果表明:离心泵关死点时压力脉动呈现不规则变化,没有明显的周期性,低于1倍叶片通过频率的低频脉动占据主导地位,轴频处的幅值随着流量的减小先增大后减小;离心泵流量减小至关死点工况时,叶轮内部出现回流,低频段的小波包重构系数变化明显,可见回流对低频段产生了较大影响;离心泵关死点工况轴频处的振幅和强度明显增强;离心泵关死点进口回流为辫状回流.试验结果表明:与傅里叶方法比较,基于小波包分解可识别不同频率对应的不稳定流动,提高离心泵关死点内部流动诊断的分辨性.

基于LabVIEW的泵装置特性的自动测试

针对采用经验公式计算泵装置特性易产生偏差的现状,提出了一种实测泵装置特性的方法.通过吸入管吸水断面、泵吸入口断面以及泵出口断面、阀后断面的能量方程,推导了装置的管路特性公式.采用变频器调节流量,测量公式中相关参数,可以确定管路损失;再测量装置末端压能和所提升的高差,并拟合各数据点,可以得到泵装置的实际特性.用NI虚拟仪器、LabVIEW编程平台组成了测试系统,将推导的模型公式及相关数据编入图形化程序,便能根据数据点自动生成装置特性曲线,实现泵装置特性的自动测试.与传统经验计算所得的特性曲线相对比,本研究所得曲线基本吻合.

水机电共同作用的离心泵内部非定常流动分析

为得到准确的离心泵非定常负载转矩,以型号为IS65-50-160-00的离心泵和Y160M-2B3的三相异步电动机为研究对象,首先采用Fluent和Matlab对模型离心泵和电动机进行联合仿真.基于TCP/IP通信协议设计了C++源程序作为软件通信的接口程序,建立了双向同步耦合仿真平台,实现了离心泵内部流动非定常求解过程中的转速和转矩数据传输.研究结果表明:定转速计算时,在设计工况下,扬程计算相对误差为8.66%,效率计算相对误差为5.24%;变转速计算时,在设计工况下,扬程计算相对误差为2.45%,效率计算相对误差为2.47%;采用联合仿真方法进行数值模拟,考虑了电动机对泵运行的影响以及转速变化的实际情况,比传统方法更加准确地预测出离心泵的外特性,数值计算结果可靠.Fluent/Matlab联合仿真技术为今后深入研究离心泵内部流动非定常特性提供新方法.

基于MCSA的离心泵转速测量与试验研究

阐述了传统离心泵转速测量方法及其存在的问题,提出了基于电动机电流信号分析(MCSA)测量离心泵转速的方法,应用信号处理理论,对方法的原理进行了数学推导.应用驱动电动机通电后定子绕组中存在与转子频率相同电流的原理,利用MCSA方法,分析电动机定子电流信号成分,从定子电流频谱中检测出转子频率.根据方法的原理设计了验证试验,试验过程中,变频器产生不同频率的电源为电动机供电,调节离心泵的流量,运用霍尔元件和数据采集卡,采集离心泵驱动电动机在不同流量下的定子电流信号,信号经过解调和快速傅里叶变换(FFT),在限定的转频范围,从电流频谱中得到转频.为了验证方法的准确性,用动静干涉机理测速法和光学测速法进行了对比试验,试验结果表明:与光学测速以及动静干涉机理测速相比,基于MCSA的转速测量方案的误差均在2%以内,满足离心泵状态监测的要求,实现了离心泵转速的无传感器测量,精度较高,适用性强.研究结果具有一定的应用价值.

全射流喷头压力调节装置损失系数分析及试验

针对变量喷洒全射流喷头工作中压力调节装置压力损失研究不足的情况,根据喷头工作中系统特性发生变化的特点,应用伯努力方程对系统压力变化规律进行了分析。提出压力损失系数为压力调节装置动静片的截面积变化系数及形状系数之和并减去轴向间隙系数,通过计算得到压力损失系数最大值为0.7414,最小值为0.0204。采用虚拟仪器LabVIEW软件测量调节装置前后压力与时间、工作状态之间的关系。结果表明:随着流量的减小,调节装置上游压力增大,下游压力减小,下游压力变化幅度较大。测量得到装置压力损失系数的变化规律,随着流量的减小而增大,最大值为0.582,最小值为0.265。对全射流喷头压力调节装置的设计及改进提供了理论依据。

基于XY理论的CUBA十六强队教练员管理制度的效应研究

基于XY理论,选取2011-2013年参加CUBA全国十六强高校的教练员的管理制度作为研究对象,采用问卷调查法和实地访谈法对CUBA十六强教练员的满意度、工作绩效进行研究。结果表明,运动员招收数量和团队文化等绩效指标在不同管理制度类型下呈现出显著性差异;在XY型的教练员管理制度下,教练员的满意度与动机、工作行为以及运动员招收数量、团队文化和训练时间等绩效指标间呈现出较高的相关性。

新建深基坑工程施工及降水过程对既有地铁结构的影响

为解决城市建设发展、城市化进程中,地面工程和地下工程交叉建设对周围建筑物产生的影响问题,针对某深基坑工程对周围地铁结构的安全影响性评价为例,采用Midas有限元分析软件,模拟该基坑不同施工阶段对既有地铁线路及附属结构的变形及内力影响进行分析,提出在地铁保护区内深基坑工程施工的安全保护措施。研究结果表明:降水会对深基坑开挖作业给既有轨道产生的形变进行叠加,使形变量变大。在降水过程中需注意降水深度,以免超深抽排影响周围地层的变形。研究结果可为类似项目设计和施工提供可借鉴的分析方法。