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行業新聞

流體泵組配摹擬實驗構件材出口受力脈衝探討

[來源:原創] [作者:admin] [日期:14-12-09] [點擊:]

1隨著南水北調東線工程的開工建設,一批大型泵站將投入運行,泵站的安全穩定運行得到越來越多的重視。

  泵站的安全穩定運行取決於眾多因素,其中流道內壓力脈動情況起著至關重要的作用,其誘發的水力振動對泵站的運行產生重要的影響,因此對泵站進、出水流道內的壓力脈動研究非常關鍵。本文結合某新建泵站,研究了貫流泵裝置模型試驗轉輪出水口壓力脈動與揚程、轉速的關係,各個倍頻產生的原因,並對流道中所出現的低頻脈動做了相關說明。研究成果對研究流道內脈動壓力,泵站的設計和運行具有很重要的意義。

  2壓力脈動測試方法

  測點布置示意參見1.以水泵葉片安裝角為- 2°為例著重研究該測點的壓力脈動。

  為避免壓力脈動信號的衰減,測試中直接將壓力傳感器安裝於流道上。測量係統由壓力傳感器,計算機數據采集係統組成。壓力傳感器采用CYG1101型壓力傳感器,量程為0~200kPa.

  數據采集前,調整模型泵的揚程,待流量和揚程穩定後,進行數據采樣,采樣頻率為500Hz,采樣時間為30s.考慮到出水口中的壓力脈動主要為低頻,模型泵轉速為1260r/min,采樣頻率為轉頻的23. 8倍,這對分析低頻而言足夠。

  3數據處理方法

  以x1, x2,…, xn表示樣本的n個元素;以x′1,x′2,…, x′n表示樣本的順序統計量,統計參數含義:

  (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)區間: z = x m ax - x m in(5)中值: n為偶數時m = 1 2(x n /2 + x n /2 + 1) ,n為奇數時m = x( n + 1) /2(6)標準差: 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)絕對偏差: s a = 1 nΣn i = 1 | x i - x - |(9)模:計算樣本中出現最多的數值。

  對樣本進行離散傅立葉變換獲得數據的頻譜相關信息。分析時從原始數據中隨機抽取某個連續的數據段,共2048個數據,對這組數據進行統計分析和頻譜分析,頻率截至於Nyquist頻率。

  4試驗結果與分析

  試驗采集了水泵葉片安裝角為- 2°時揚程分別為0。5、1。0、1。5、2。0、2。5和3。0m下的出水口壓力脈動。對采集到的壓力脈動數據進行統計和頻譜分析,結果表明:

  (1)隨著揚程的增加,各個統計參數值逐漸增大,即壓力脈動逐漸增強。

  典型工況下的壓力脈動數據統計如1和2所示。從可以看出隨著揚程的增加,各個計參數值逐漸增大,即壓力脈動逐漸增強。2對應於1中脈動壓力統計值與揚程的比值。從2中表明了各個統計參數與揚程變化的關係。

  在泵的高效區運行時(見3) ,泵出水口壓力脈動統計值處於最佳狀態,一旦偏離高效區,脈動的強度有所增強,特別是在低揚程時,各個統計參數相對揚程而言變化非常突出。

  (2)出水口存在以21Hz為基頻的脈動(所示) ,這主要是由泵的轉速引起的水壓力脈動信號;同時圖中也出現了84Hz的脈動,此頻率恰為轉輪的葉片通過頻率,說明葉片的數目對壓力脈動的頻率產生影響。

  (3)在頻譜中發現出水口的低頻呈現一定的規律性。將某一角度下6個揚程的低頻頻譜畫在一張圖中,可以清晰的看出其中的變化,顯示了同一葉片角度下不同揚程壓力脈動頻譜中的低頻部分,隨著揚程的增加壓力脈動逐漸增強,在超過最高效率點(揚程: 2m,流量: 231. 6L / s)時,出現了以7. 1Hz為基頻及其倍頻的脈動。對該水泵裝置其它葉片角度進行出水口壓力脈動試驗研究,也得出了類似的結論。

  (4)水泵不同葉片角度下,壓力脈動與揚程和流量的關係如6所示。圖中縱坐標為一定揚程下對應的流量與該葉片角度下最高效率點的流量比值,該比值用a表示。試驗表明,當a小於1時出水口將出現低頻壓力脈動,即一定葉片角度各揚程下,當流量小於該角度下最高效率點的流量時,出水口出現低頻壓力脈動。這主要是由於隨著流量的減小,轉輪出水口外側出現回流區,而回流為一不穩定水流,因而也就形成了低頻的壓力脈動。在數值計算過程中,從流速分布圖也發現此處出現回流區,這說明轉輪前低頻壓力脈動的主要成因為回流區的形成與發展。

  5結語

  (1)貫流泵裝置轉輪出水口壓力脈動的統計參數,諸如均值、中值、模等物理量的絕對值隨著揚程的提高而逐漸增加,轉輪出水口脈動的相對值在高效區時最小。在貫流泵裝置轉輪出水口存在與轉速緊密相關的壓力脈動。在泵流量小於最高效率點的流量時,泵的出水口出現回流。

  (2)泵站的安全穩定運行取決於眾多因素,其中泵站出水流道內壓力脈動情況起至關重要的作用,其誘發的水力振動對泵站的安全運行產生重要的影響。因此對泵站出水流道內的壓力脈動研究是十分必要的

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