典型故障状态下船用离心泵运行特性研究

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作为一种重要的船舶辅机设备，离心泵的稳定运行对于船舶的安全运行有着重要的影响，因此对于船用离心泵的运行监测就显得尤为迫切。本文采用试验测试、数值计算和理论分析相结合的方法研究了比转速为66.7的船用立式离心泵在叶片折损和口环磨损等不同典型故障形式下的运行特性，从而为船用离心泵的运行监测和故障诊断提供理论基础。
　　本研究主要内容包括：⑴介绍了离心泵典型故障的含义及特征，较为系统地总结了离心泵在振动、压力脉动、故障机理以及故障诊断方法等方面的国内外研究现状。⑵研究了单个叶片发生折损故障时，泵的外特性、振动和内流场等方面的特性变化，结果表明单个叶片发生折损故障时：泵的扬程和效率均有所下降，在1.0Q0工况分别下降9.85%和1.06%；泵出口位置的振幅和总振级均变大，在1.0Q0工况下泵出口处的APF幅值上升最大约为117.5%，新出现的5APF特征频率在出口处幅值最大为0.41mm/s；折损叶片流道低速区变大且产生了较大的漩涡，同时也引起前后泵腔中的流场分布紊乱；压力脉动时域峰值的个数相比于正常叶轮时减少一个变为5个，隔舌处峰峰值增大约4.7%，泵出口处峰峰值增大约9.5%；频谱图中隔舌和泵出口处的APF幅值分别增大约11.2倍和18.9倍。⑶针对口环磨损进行泵的试验测试与分析，并对3种不同口环磨损方案时泵的内流场进行数值模拟，研究表明口环磨损故障发生时：泵的扬程和效率均有所下降，前口环间隙值为0.75mm时，在1.0Q0工况扬程和效率分别下降3.56%和9.62%；振动频谱图中APF谐频成分增多且新出现3APF和4APF特征频率，其幅值均在泵进口法兰处最高，在1.0Q0工况分别为0.19mm/s和0.59mm/s；前口环磨损对于泵性能的影响要大于后口环磨损，并且该泵对前口环磨损值的敏感范围为0.15mm-0.75mm；在1.0Q0工况下，相对于原口环间隙值，当3种方案中口环间隙均达到最大值1.05mm时，口环泄漏量增加幅度分别为3.46%、1.7%和5.05%；压力脉动频谱图中BPF幅值下降幅度ΔCp分别为0.0007、0.0002和0.0008。⑷研究了叶片折损故障和口环磨损故障并发时泵的运行特性，结果表明并发故障发生时：泵的扬程和效率均急剧下降，在1.0Q0工况扬程和效率分别下降10.56%和10.09%；在1.0Q0工况下泵出口处APF振动幅值增大最多约为207.5%；频谱图中包含有两种单一故障的特征频率5APF和3APF，在1.0Q0工况下，泵进口、出口、机脚和泵端托架处的5APF幅值比单一叶片折损故障时分别降低80%、83%、89%和85%，3APF幅值比单一口环磨损故障时分别降低95%、64%、73%和50%；泵内流场中的静压和流速分布包含有两种单一故障形式时的特征，流态相对于单一故障形式更加紊乱；并发故障发生后，隔舌处的压力脉动峰峰值增大约8.5%，泵出口处的峰峰值反而降低6.8%；隔舌和泵出口处的压力脉动APF幅值分别上升10.56倍和18.17倍。

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作者
张景;
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作者单位

江苏大学;

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授予单位江苏大学;
学科动力工程及工程热物理
授予学位硕士
导师姓名谈明高,刘厚林;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类离心泵;
关键词
船用离心泵; 叶片折损; 故障诊断; 工况分析;

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