SVM方法在某多级离心泵故障诊断中的应用

针对实际工程中多级离心泵故障样本难获取的现象,通过多级离心泵故障模拟试验台模拟实际产品的碰摩、不对中、不平衡三种典型故障,基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)建立故障诊断模型的方法实现故障的分类。采用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)算法提取振动信号的时频域特征,结合时、频域和信息熵特征构造高维特征样本后,以主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)优化输入样本质量,实现对故障的高效分类。另外,对比分析SVM和反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的分类效果,表明SVM模型分类的效果更好,在多级离心泵的故障诊断中具有良好的适用性。

入水平衡装置对自平衡多级离心泵吸水室性能影响研究

文章从入水方式着手,以自平衡多级离心泵为研究对象,探究了入水平衡装置对自平衡多级离心泵吸水室性能的影响。将平衡水管中心距入水平衡装置出水口距离与平衡水管直径作为设计变量,基于等间距控制变量法构建5组不同对比方案,利用计算流体动力学(CFD)方法对5组方案外特性、压力分布、速度流线分布以及空化性能进行仿真分析。结果表明:平衡水管的有无、位置与大小均可影响自平衡多级离心泵的扬程与效率,对比方案中,离心泵扬程的极差为2 m,效率的极差为0.27百分点;随着平衡水管中心距入水平衡装置出水口距离l或平衡水管直径d越小时,吸水室中高压区明显增大,而涡流密度明显减小,流线更加平顺;吸水室内所发生的空化区域明显减小,优化后方案的吸水室空泡体积分数最大值为90.91%,较优化前方案的吸水室空泡体积分数最大值降低5.4%。

多级离心泵叶轮和蜗壳协同优化研究

为了解决多级离心泵高效运行区窄,整体能效偏低的问题,本文对比转速为64.3的双进口多级离心泵叶轮和蜗壳进行了优化设计研究。对比了不同代理模型在多级离心泵水力性能优化中的适用性,选择了GA-BP神经网络作为最优代理模型,以叶轮和蜗壳的9个主要设计参数作为优化变量,0.6Qd和1.0Qd工况泵的效率为优化目标,通过拉丁超立方抽样方法和自动数值分析程序构建样本库,使用NSGA-II算法获得多目标优化问题的帕累托最优解,并根据实际工程需求选取了适当的参数组合。结果表明:模型泵在小流量工况和设计工况点效率分别提高了2.49%和3.09%,大流量工况扬程陡降问题得到缓解。该方法可以为多级离心泵的正向设计提供参考。

次级叶轮进口直径变化对多级离心泵水力性能的影响

为了提高多级离心泵的水力效率,以次级叶轮的进口直径为优化对象,保持叶片型线的方格网不变,共设计了5组具有不同进口直径的水力优化方案,基于RNG k-ε湍流模型进行定常数值计算,探讨次级叶轮进口直径的变化对多级离心泵水力性能的影响。结果表明:在一定范围内减小叶轮进口直径,能够降低叶轮的扬程与轴功率,但扬程减小的幅度有限,最低扬程仅比最高扬程减小了0.64%,而轴功率的降低幅度比较明显,最小轴功率比最大轴功率降低了1.90%,最终可使叶轮的水力效率提高1.29%,多级离心泵次级叶轮的进口直径存在最佳值,能使泵的水力效率相对较高。

基于数字孪生的多级离心泵模型降阶与检验

为了探讨非设计工况下的二阶仿真方法以及数字孪生实时仿真交互的可行性,以14级离心泵为研究对象,运用拉丁超立方抽样法随机选取样本工况点,训练出满足均方根误差(RMS)小于1%精度条件的多级离心泵数字孪生稳态ROM.通过对比内部流场压力、速度和涡旋结构的分布,检验了ROM与FOM数值模拟结果的一致性.研究结果显示,基于正交分解方法训练的多级泵ROM能够准确且迅速地预测和计算特定工况点下的扬程和内部流场压力分布.叶轮附近的平均相对误差小于2%,足以满足实际应用中快速仿真的需求.ROM的叶轮转子-定子界面速度分布与FOM相符,但在大速度梯度区域对速度变化的敏感度不足.随着训练样本的增多,精度逐步提高.ROM能够准确估计叶轮大尺度涡旋的形状,然而由于在模型降阶过程中高阶信息的省略,ROM所得到的涡旋边缘较FOM计算结果更为平滑且体积较小,平均相对误差约为-7.8%.本研究验证了POD方法ROM在离心泵内部流场中的有效性,并为流体机械领域数字孪生的构建和实时仿真奠定了计算基础.

不同条件下石化多级离心泵结构的振动研究

随着石油化工行业要求的提高,旨在设计出具有低振动和低噪音特征结构的多级泵,掌握其振动特性。通过振动测试台,以测试悬臂式多级离心泵在不同流速下的振动和稳定性。在不同的流量条件下,评估入口和出口部分以及泵体的振动频谱图,探究运行条件对悬臂式多级离心泵振动的影响。振动速度主要由关闭流速点处的质量不平衡引起,在不同流动条件下,叶片通过频率(BPF)和两倍叶片通过频率(2BPF)是主要的激励频率。在不同流量条件下,由于与出口段接触,最终泵体的振动频率保持在BPF,而进出口振动频率以高频为主。

不同导叶模型下多级离心泵的泵外特性对比

基于多级离心泵结构特点,构建不同导叶模型工况下多级离心泵的泵外特征仿真模型,并由此开展不同导叶模型的多级离心泵的泵外特征仿真对比分析。基于仿真分析结果,通过MATLAB工具和面积比理论对泵导叶参数进行优化设计,提出一种最佳优化设计方案,并应用于工程实践,检验、优化设计方案的有效性。

大型立式多级离心泵轴向力平衡装置研究

针对多级离心泵轴向力平衡问题,对大型立式多级泵轴向力平衡装置展开了研究,并分析对比了其在不同流量和泵级数下的轴向力平衡效果。通过数值模拟和试验研究,对立式多级泵轴向力和平衡装置推力进行了计算与分析,比较了不同工况下轴向力和推力的变化趋势及轴向力平衡效果。结果表明,多级泵轴向力、平衡装置推力与流量呈负相关,而轴向力平衡效果随着流量增大而加强;随着泵级数增加,多级泵轴向力呈现上升趋势,并且立式多级泵轴向力与泵级数呈非线性倍数关系,六级泵轴向力约为三级泵的2.5倍,推力装置的轴向力平衡效果随着泵级数增加而弱化;该轴向力平衡装置能够有效平衡大型立式多级离心泵轴向力,在各工况下能够平衡多级泵50%以上的轴向力;基于扬程估算推力与试验结果相近,可作为平衡装置推力快速估算方法。研究结果可为多级离心泵的设计及应用提供参考。

转子时序效应对多级离心泵振动特性分析

泵轴振动特性是影响设备稳定安全运行的重要因素同时也是衡量泵性能的重要指标,本文通过CFD计算流体激振力进行等效动力学特性求解,同时建立了Ansys Workbench转子系统振动模型分析转子时序效应对振动响应的影响。研究表明:各级叶轮所受流体激振力规律相同,其中首级叶轮所受激振力最大;各级叶轮的刚度、阻尼系数呈逐级增加的趋势,末级叶轮相较首级叶轮增大约2倍;时序效应可以显著降低转子系统径向力,主频7APF(414 Hz)、次主频8APF(473 Hz)峰值降低约35%及41%,但对轴向力影响较小,基本忽略轴向振动。

DG型多级离心泵的布置与管道设计

多级离心泵作为石油化工装置中的核心设备之一,主要用于输送各种介质,如原油、精炼产品、工艺介质等,通过对DG型多级离心泵的工作原理进行分析,结合泵运行时的能量衡算和相关技术规范,总结了DG型多级离心泵的布置原则及相关管道的设计方案,为泵的布置安装和相关管道的设计提供了更合理的参考。

海上石油平台的多级离心泵机械故障检测探讨

海上平台多级离心泵工作环境相对较为特殊,会因为环境以及其他因素影响,导致设备在运行过程中出现故障问,如何科学进行故障检测,制定有效故障处理方案,是保证设备高质量运行的关键所在。通过分析对海上石油平台多级离心泵结构以及工作原理的介绍,对离心泵常见机械故障以及故障处理方法展开探讨,并会结合实际案例,对离心泵故障检测方式方法进行深度研究,旨在提高离心泵故障处理水平,实现理想化海上石油平台多级离心泵应用模式。

基于数值模拟的多级离心泵轴向力平衡研究

【目的】多级离心泵在运行过程中易产生较大的轴向力,严重影响泵的稳定运行,亟需探究切除部分后盖板以平衡轴向力方法的可行性。【方法】基于修正的SST k-ω湍流模型,利用CFX软件对不同流量工况下多级离心泵的内部流动进行了数值模拟分析,得到了在不同流量工况下离心泵的各级前后盖板压力云图。【结果】1)在所研究的流量工况范围内,多级离心泵由于水力损失严重,一开始的效率和功率整体偏低,随着流量不断增大,效率呈先增后减趋势,功率不断增大,扬程曲线为陡降曲线。2)多级离心泵各级前后盖板所受压力从首级开始呈逐级递增趋势,级数越大盖板所承受的轴向力越大,且轴向力的方向均由前盖板指向后盖板。【结论】选择合适的流量工况对于提升多级离心泵的工作效率十分重要。切除部分后盖板,使前盖板与后盖板的面积相近,受力时更加均匀,能够达到平衡轴向力的效果,证明了设计方法的可行性。

浅析海上平台高压多级离心泵转子拆卸装置优化设计

主要对海上平台高压多级离心泵转子拆卸装置优化设计方案进行了介绍。针对现有离心泵转子装置拆卸方法效率低、劳动强度高、存在安全隐患、易损坏零部件、影响装配质量等问题进行研究,提出了改进措施,优化了拆卸方案,达到了提高维修效率、保证维修质量、缩短维修周期、降低安全风险的目的。

多级离心泵特性调节方法研究

在海上原油集输的不同时期,平台产液量的变化将导致外输多级离心泵的工作特性发生变化。针对如何调节多级离心泵工作参数的问题,采用曲线拟合的方法,推导了多级离心泵的特性方程,分别根据泵的相似定律、叶轮切割时泵的特性参数之间的经验关系和多级离心泵各级性能相同的假设,推导了多级离心泵在变频调速、叶轮切割和减少级数时的特性方程。以6级离心泵为例,分析了调速比、切割比与泵的特性参数之间的关系。研究了需要降低扬程时泵在各种调节方式下的运行参数。综合考虑了外输系统效率、调节设备的投资、调节方案的技术难度和调节方案的适应性后,认为变频调速为最佳调节方案。研究成果为实际生产中评价多级离心泵调节方法的适应性提供了依据。

大流量高扬程多级离心泵的设计与性能分析

大流量高扬程多级离心泵是一种重要的工程设备,广泛应用于供水、排水、农田灌溉和工业生产等领域。随着经济的快速发展和工程应用需求的增加,对于高效、可靠的大流量高扬程泵的需求也日益增加。因此,研究如何设计和优化大流量高扬程多级离心泵的性能具有重大的理论和应用意义。本文介绍大流量高扬程多级离心泵的性能特点,包括其在供水、排水和灌溉等领域的重要性和特殊工作条件。深入讨论泵的性能与评估方法,探讨了快速有效地评估离心泵的流量、扬程和效率等关键参数的手段,提出大流量高扬程多级离心泵的设计与优化的策略,包括结构参数选取、流场分析和优化设计等方面,对提高大流量高扬程离心泵的性能和工程实践具有重大意义。

多级离心泵内部间隙流动与泄漏损失

为研究多级离心泵前后密封口环对整体水力性能和容积损失的影响,以某高压离心泵为分析模型,建立叶轮、导叶和密封环一体化的整体模型并进行了三维流场模拟,得到不同工况下多级泵的水力性能和口环间隙泄漏量,分析间隙内的流场结构.结果表明,考虑环形间隙结构的全模型性能预测结果与试验值取得较好的一致,在设计点附近的泄漏量预测值与经验公式计算结果接近.高压多级离心泵内部泄漏损失对性能存在明显的影响,间隙内的回流和叶片出口处的损失随流量增加而减小,相反地,叶轮入口处的损失因流量和间隙泄漏量增加而增大.

基于正交试验及CFD的多级离心泵叶轮优化设计

以某一典型悬臂式多级离心泵为研究对象,在原模型的基础上,对叶轮进行优化设计以提高水泵的水力性能.选择叶片出口宽度、叶轮出口直径、叶片数、叶片出口角等4个参数为因素,每个因素取3个水平,基于正交试验和数值计算对叶轮进行优化,应用计算流体动力学软件CFX14.5对多级离心泵内三维定常流动进行数值计算.结果表明:不同工况下,多级离心泵原模型的外特性试验与数值计算结果相吻合,证明了数值预测水泵性能的正确性和可靠性.按照L9(34)正交表,计算9组叶轮设计方案的额定工况时的扬程和效率,利用极差分析研究几何参数对水泵性能的影响,最终得到优化模型.通过优化模型与原模型的数值计算结果对比,证明其扬程、效率性能得到提高,并从内部流动分析提高的原因,即泵体内部无旋涡和回流,静压梯度大,流动损失小,使得泵水力性能得到提升.

多级离心泵叶轮级间泄漏对轴向力的影响

理论分析了叶轮级间泄漏对叶轮前后盖板外侧腔体内液体流动状态的影响,指出轴向力的实际大小与计算值之间存在着差异。通过离心泵轴向力试验装置,对液流速度分布和轴向力进行了试验,研究结果表明:叶轮前后盖板外侧腔体内液体并不是以叶轮0.5倍的角速度进行运转,前盖板外侧大于0.5倍,后盖板外侧小于0.5倍;叶轮两侧的压力分布不一致,前盖板外侧压力小,后盖板外侧压力大;轴向力计算值小于实际轴向力,应对行业应用的传统轴向力计算公式进行修正。

多级离心泵内部非定常压力脉动的数值模拟

为了研究多级离心泵内部稳态和瞬态的流动特征,以不锈钢冲压多级离心泵为研究对象,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件ANSYS CFX,选取标准k-ε湍流模型,在设计工况下对整机进行两级全流场非定常数值模拟.计算结果与试验结果吻合较好,验证了数值模型和计算方法的准确性.在叶轮某一流道的压力面和吸力面分别设置了4个监测点,在导叶的某一流道设置了6个监测点,分别分析了叶轮和流道式导叶内不同位置的压力脉动特性,并对其进行了频域分析.结果表明:叶轮与导叶间的动静干涉是产生静压波动的原因,静压波动均值从叶轮进口到叶轮出口逐渐增大;整体式冲压叶轮的形状影响正导叶内的压力脉动,一个周期内的压力波动间隔相似;叶轮和导叶间的动静干涉影响显著,首级泵体反导叶中部及出口位置脉动频率为3倍叶频,而在其他位置处均为1倍叶频;额定工况下导叶内部脉动主频均出现在低频处,表现为叶频压力脉动.

多级离心泵轴向力平衡装置的设计与分析

可靠的轴向力平衡装置是高压多级离心泵实现平稳可靠运行的重要机构。针对反渗透海水淡化高压泵对结构和运行可靠性的特殊要求,设计了一种用于节段式多级离心泵的新型轴向力平衡装置。基于计算流体力学(CFD)方法研究了平衡装置内部的流场结构及其轴向力平衡机理,分析了不同轴向间隙、径向间隙以及滑动轴承长径比条件下的轴向力平衡特性。结果表明,不同进出口压差条件下,滑动轴承间隙内流动结构存在明显区别,轴承支撑机理发生变化;平衡力和相对泄漏量随轴向、径向间隙的增大呈非线性增大,平衡力随长径比增大近似呈线性增大,相对泄漏量随长径比增大近似呈线性减小。对径向、轴向间隙和长径比进行各种组合分析计算,得到轴向间隙0.2mm、径向间隙0.3mm、长径比为1的结构优化的新型机构,该机构既可以很好地平衡轴向力,又提高了多级泵的可靠性。