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小波分析在离心泵汽蚀故障诊断中的应用研究

黄忠富  
【摘要】:汽蚀问题历来都是水利工程、航海造船、航空航天、核工业、流体机械等诸多领域极为关心的问题。在离心泵中,汽蚀所产生的后果是人们所熟知的老、大、难问题。虽然对汽蚀的研究已有近百年的历史,然而对于汽蚀故障的诊断仍以传统方法为主。随着现代诊断方法和技术的进步,对离心泵汽蚀诊断的研究也取得了长足的进展,但仍仅限于对发生到严重阶段的汽蚀进行诊断,而对初始阶段的汽蚀无能为力,更没法对汽蚀的严重程度进行准确定位了。 本文首先从研究汽蚀振动信号自身的特点出发,结合FFT变换、小波分解和小波包分解对离心泵汽蚀振动信号的局部和整体同时进行分析,找出了汽蚀初始阶段离心泵振动信号明显有别于正常工作信号的特征:正常工作时,振动信号在高频区域的振动表现得很微弱,而汽蚀发生初始阶段,高频区域的振动显著增强。这样,通过分析振动信号在高频区域与低频区域的分布特征,可以准确地诊断出离心泵初始阶段的汽蚀故障。 其次本文还通过利用小波包分解能将振动信号分解到不同的频率带的特点,对离心泵不同严重程度的汽蚀振动信号进行分解。由小波包分解结果可以发现:汽蚀初始阶段的汽蚀振动频率较高,随着汽蚀严重程度的增加,汽蚀振动频率逐渐向低频区域发展。如此,通过分析汽蚀振动频率的高低及其分布特点,就可以方便地确定离心泵汽蚀的严重程度了。 最后,结合汽蚀初始阶段产生的汽泡体积小、严重阶段汽泡体积大的事实,根据汽蚀振动主要是由于液体内汽泡破裂所引起的,得出小汽泡破裂时引起的振动频率高、大汽泡破裂时引起的振动频率低的重要推论。这对于汽蚀机理的深入研究和汽蚀故障诊断新方法的进一步完善是不无裨益的。


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