南水北调梯级泵站技术管理评价指标研究

以南水北调东线工程为背景 ,分析大型梯级泵站的技术要求与特点 ,有针对性地提出泵站技术管理的评价原则和方法 ,研究制定泵站运行可靠性、经济性和机组设备检修等技术管理指标。成果对促进大型梯级泵站技术管理的规范化、制度化、合理化、科学化和现代化 ,提升管理水平有重大意义。

低比转速离心泵研究现状与发展趋势

综述了低比转速离心泵水力设计和结构研究现状,分析了低比速离心泵存在效率偏低、扬程曲线易出现驼峰和轴功率易过载等问题的产生原因及解决办法。对各种水力设计方法进行了述评。讨论了低比速离心泵发展中有待解决的问题,并对发展趋势作了展望。

基于多传感器的新型电动刀架及其监控系统研究

针对当前电动刀架无法有效进行加工过程刀具状态感知和监控等问题,对电动刀架的机械结构及监控系统进行了研究,提出了一种新型四工位电动刀架机械结构。设计了基于霍尔传感器、温度传感器、加速度传感器、PLC及触摸屏的新型电动刀架监控系统,实现了刀架内旋转部件中传感器的持续供电与数据监控;对新型电动刀架及其监控系统进行了点动换刀、自动换刀、刀具温度及振动实时监测等功能的测试。研究结果表明:新型四工位电动刀架换刀速度优于900 ms/工位,可有效监测刀具工作状态,使得机床切削加工过程更加智能。

轴流泵出水管断面水流能量测定研究

由于受出流环量和出水弯管的影响,轴流泵出水管内为非对称的复杂螺旋流。测量出水管断面水流压力和三维流速分布,分析常规方法测定断面水流能量误差较大的原因,提出利用五孔探针准确测定断面水流全压分布、积分平均计算断面单位能量的方法。以此水泵出流能量计算水泵扬程、水泵效率和出水管水力损失更为准确。

轴流泵系列水力模型试验研究报告

轴流泵扬程低,直接进行计算设计性能难以保证,因而轴流泵,尤其是大型轴流泵,大多选择模型进行相似设计。本文介绍系列轴流泵水力模型试验研究的阶段性成果,在扬程4.5-10.5 m区段内,给出6个模型的综合特性曲线供选用。同时对有关模型试验、叶片数控加工、模型的特点等进行了分析说明,对模型的技术指标作了评价。

磁力驱动离心泵的研究现状

磁力驱动离心泵由于其独有的无轴封、无泄漏等特点,常用于输送易燃、易爆、有毒有害的特殊介质,越来越广泛的应用于石油化工、航空航天和军工等领域。本文介绍了磁力驱动离心泵的国内外发展概况,对磁力驱动离心泵的内部流场、磁力联轴器、冷却回路、轴向力和径向力、运行状态监控的研究情况进行了总结,并指出了磁力驱动离心泵的发展趋势。

海水循环泵叶轮多参数组合变型设计研究

在某核电站海水循环泵实际运行中,其选型扬程高于实际需要扬程的上限值,针对这一问题,以原模型额定工况点扬程的80%为变型目标,提出了一种基于多参数组合变型的叶轮改造设计方法。首先,在原有模型的基础上,选择叶轮外径、叶片出口安放角、叶片包角和叶轮出口宽度为研究因素,通过基于计算流体力学(CFD)数值模拟的正交试验设计,进行了变型参数分析;然后,总结了各参数与海水循环泵性能之间的关系,进行了变型方案设计,并比较了单因素变型设计与多因素耦合变型设计之间的区别,得到了主要参数的组合变型方案;最后,通过适配其他变型参数,得到了最优变型组合方案,分析了降低扬程和提升效率的流场特点,得到了多参数组合变型对海水循环泵叶轮性能的影响规律。研究结果表明:在额定工况点,变型后的海水循环泵扬程降低了18.57%,效率提升了0.63%,相比仅改变叶轮外径和仅改变叶片出口安放角降低扬程,循环泵的效率分别提高了7.52%和3.27%。

南水北调东线工程梯级泵站机组变工况方式选择

分析比较大型水泵机组变工况方式,针对南水北调东线工程梯级泵站的特点,将其分为源头泵站、中间泵站、进湖泵站和出湖泵站,根据各泵站经济运行和安全运行的要求,合理选择机组变工况方式。源头泵站宜采用变速-变角方式;进湖泵站、出湖泵站宜采用变频变速或变角方式;中间泵站宜采用机械式运行全调节变角方式。成果对大型梯级泵站形式和机组设备结构功能的合理设计选型有重大意义。

自吸喷灌泵的结构及改进

讨论喷灌自吸泵的结构特点,指出传统自吸泵的涡壳式压水室不便于采用新材料和新工艺的弱点。文中提出了自吸泵的两种新的结构型式,并且分析了这两种结构型式的优点,即便于采用轻金属、有机材料等新材料、采用压铸等先进工艺进行加工制造。

磁力泵联轴器设计

本文简述磁力泵磁力联轴器的原理,分析了磁力泵转矩的计算方法和设计时需要注意的问题。利用磁学基本原理给出了周向传动转矩和磁钢工作点的确定方法;采用磁导法,根据磁力泵磁钢的几何形状,得到了漏磁系数和磁阻系数的计算公式。最后分析了影响磁钢性能的因素,并提出了磁力泵联轴器的设计方法和步骤,对磁力泵设计人员具有重要的参考价值。

基于数字孪生的刀具前处理机设计

针对传统机电设备设计研制效率较低等问题,将数字孪生技术应用到刀具前处理机的研制开发过程中,运用NX、ANSYS、TIA等软件,进行了机械结构建模、静力学分析、流体力学仿真、电气控制系统设计。在完成运动副搭建、通讯环境建立、信号映射的基础上,进行了刀具前处理机MCD机电联调虚拟仿真,实现了虚拟样机机械动作、传感器信号与PLC控制程序间的交互,验证了设计的可行性;最后进行了样机系统的搭建与测试。研究结果表明:刀具前处理机样机可在1 min内有效清除4 kg以内的铣刀上残留的磨削液;基于数字孪生的设计方法降低了样机研制的返工率,提升了机电产品的研制效率。

蜗壳基圆对离心泵性能的影响

通过联立蜗壳的两个不同形式特性方程,得出了基圆直径的计算公式,建立了基圆直径和蜗壳喉部面积及叶轮外径之间的关系。为了验证公式的准确性,在保证蜗壳其他主要几何参数不改变的前提下,取基圆直径分别为叶轮外径1.05,1.10,1.15,1.20倍的不同的蜗壳与同一叶轮匹配,数值模拟和试验分析了蜗壳基圆和泵性能的关系。结果表明:在一定范围内,随着基圆的增大,流量扬程曲线有明显的变化,符合公式给出的变化趋势,且较大基圆对流量扬程曲线的驼峰有显著的改善;但是超过一定范围后,由于蜗壳和叶轮之间间隙的二次流增加,致使泵性能明显下降。

基于CEEMD和优化KNN的离心泵故障诊断方法

卧式离心泵实际测量中背景噪声含量较大,故障特征常被淹没,导致机械故障诊断效果较差,为了实时、精准地获得其运行状态,或对其进行故障诊断,提出了一种基于互补集合经验模态分解(CEEMD)和优化最邻近(KNN)算法的卧式离心泵机械故障诊断方法。首先,采集了卧式离心泵机械故障加速度信号,使用CEEMD对信号进行了一次分解,得到了本征模函数(IMF),采用相关系数法得到了IMF相关系数,确定了相关分量与不相关分量;其次,通过改进小波阈值去噪方法对不相关分量进行处理,提取了重构信号可分析的时频故障特征;最后,搭建了离心泵实验台,采用上述故障诊断方法对离心泵机械故障进行了分类诊断。研究结果表明:经CEEMD降噪后,信号评价指标信噪比(SNR)为2.2571,比原来的去噪方法提升了0.4381;优化后KNN分类对于卧式离心泵的机械故障诊断准确率可达96.7%,能够有效识别离心泵故障,达到智能诊断的目的。

基于数字孪生的新型四工位刀架设计

针对当前普通四工位刀架无法进行刀具状态监测的问题,运用数字孪生技术进行了新型四工位刀架的设计开发。综合运用西门子NX、TIA、PLCSIM Advanced、SIMATIC NET等软件开展了新型四工位刀架机械结构设计、电气控制系统设计及MCD-TIA机电联合仿真。以新型四工位刀架换刀动作过程为例,验证了基于MCD-TIA仿真的数字孪生设计方案的可行性。进行了新型刀架样机系统的搭建与测试,结果表明:新型刀架换刀速度优于900 ms/工位,振动及温度数据采集响应时间低于50 ms。数字孪生的设计方法实现了机电产品研制过程中机械、电气、控制等多学科的并行设计,提升了各学科间信息融合的效率,有利于产品性能的迭代优化。

常转速部分流泵的研制

结合实例,介绍了常转速部分流泵的水力计算、结构设计,给出了叶轮、泵体的主要尺寸和泵性能的计算与测试结果。

2种形式的液力透平叶轮外特性

为了提高液力透平的效率,设计前弯和后弯2种形式的叶轮,通过理论分析、数值计算以及实验研究的方法对其进行分析。应用流场分析软件ANSYS CFX分别对具有2种形式叶轮的液力透平进行全流场数值计算与分析,得到2种液力透平外特性曲线的差别,并分析2种液力透平叶轮内部流场流动规律。研究结果表明:前弯形叶轮在最高效率点的流量、扬程、轴功率和效率分别比后弯形叶轮高24.45%,29.80%,68.95%和4.38%;前弯形叶轮高效点以及高效点之后的流量效率(η-Q)曲线高于后弯形叶轮的流量效率曲线,流量扬程(H-Q)曲线低于后弯形叶轮的流量扬程曲线,2种形式的叶轮轴功率相差不大;前弯形叶片叶轮内部速度梯度小于后弯形叶片叶轮的内部速度梯度,前弯形叶片叶轮内部水力损失较少;实验结果与数值预测结果相吻合,验证了数值计算可以用来对液力透平进行优化设计。

离心泵汽蚀性能的数值分析

基于离心泵汽蚀的基本理论,应用CFX软件,对1台比转数为132的离心泵的汽蚀性能进行了定常数值计算。根据计算结果,分析了泵汽蚀时叶片上压力以及气泡相分布规律。结果表明:随着泵进口压力的降低,叶轮流道内低压区范围逐渐增大,气泡在叶片表面分布也逐渐增大,并由进口处的低压区向流道内扩展;离心泵汽蚀的出现和发展与泵的流量有关,不同工况时,泵开始汽蚀时气泡在叶片上出现的部位是不同的,在小流量下,气泡首先在叶片背面进口处出现,而在大流量下,气泡最先出现在叶片工作面上。

离心泵非定常计算中叶轮转动位置对性能影响的数值模拟

利用CFD软件,采用Realizable k-ε湍流模型,分别在3种工况下,对1台比转数为71的导叶-蜗壳组合式离心泵的内部流动进行三维非定常数值模拟,获取了离心泵内部流场结构,计算泵的扬程及效率。根据计算结果,分析了叶轮转动位置对泵外特性和内流场的影响。结果表明:当叶轮转动位置不同时,泵扬程、效率随之发生变化,选取某一特定位置处结果作为最终预测结果会产生较大的随机误差;叶轮转动位置的不同,也会对叶轮、导叶、蜗壳流道内的压力场和速度场产生一定的影响。

基于互联网+的风电站监控系统

基于互联网+的风电站监控系统是结合Zig Bee无线传感网、移动通信网、互联网、云平台等技术进行开发的新型风电监控系统。通过本系统可实现手机、PC机等智能终端对风电站运行状态实时监控,可以更有效地对风能进行监管和利用。

矿用钻头前处理机连杆有限元分析

基于NX NASTRAN对矿用CVD涂层钻头前处理机中的连杆进行了有限元分析,分析了9种连杆方案的应力和形变情况。研究结果表明,承载80 N载荷时,9种方案的连杆产生的最大应力均远小于材料屈服强度,各方案中最大形变量最小值为5.917 mm,最优方案为45钢H形连杆。施加240 N力时,45钢H形连杆最大应力为6 623.19 MPa,连杆发生了塑性形变。CVD涂层钻头前处理机样机运行结果表明,45钢H形连杆稳定性好,振动小,满足设计要求。