专利名称：一种水泵汽蚀测量方法
技术领域：
本发明属于水泵汽蚀性能的测量领域，尤其是针对离心式水泵的汽蚀测量方 法。
背景技术：
水泵在运转中，其过流部分的局部区域，通常是叶轮叶片进口稍后的某处，因 为某种原因，抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始 汽化，产生蒸汽、形成气泡。这些气泡随液体向前流动，至某高压处时，气泡周围的高 压液体，致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡破裂的同时，周围液体质点将以高速填 充空穴，发生互相撞击而形成水击。这种现象发生在固体壁上将使过流部件受到腐蚀破 坏。因此水泵在性能检测时，除了做必须的扬程，功率和效率的检测外，还必须做汽蚀 性能的检测。水泵的汽蚀特性参数很难由理论计算求得，只能由试验确定。同时要直接测量 汽蚀点的压力非常困难。由于汽蚀的影响，水泵的外特性参数如效率、扬程或功率会发 生变化。但是汽蚀发生的时候如
图1中的A点，水泵的特性并未开始下降，当外特性下 降的时候如图1中的C点，汽蚀已发展到一定的程度。因此，工程上将扬程下降3%作 为汽蚀的测量点如图1中的B点，这样测出的汽蚀点与汽蚀发生的点有一定的距离，尽 管在计算时考虑这个因素，设置一定安全裕度，但受一定的人为因素，还是具有较大的 误差。对于水泵来说，入口的几何尺寸和速度是由汽蚀性能决定的，如果测量结果不准 确，就会造成设计或修正的不正确，要么是尺寸过大，速度过低，结构会受到限制；要 么尺寸过小，速度过高，会造成更严重的汽蚀现象。
发明内容
本发明针对目前水泵汽蚀性能测量存在较大误差的问题，提出一种水泵汽蚀测
量方法。一种水泵汽蚀测量方法，具体有以下步骤步骤一、采集某个时间段[T\，T2]内的泵入口的流体压力脉动信号，得到该流体 压力脉动信号函数s(t)，将s(t)赋值给中间函数y(t) y(t) = s(t), t G [T” T2]；步骤二、顺序找到中间函数y(t)所有的局部极大值和局部极小值，采用三次样 条插值法以所有的局部极大值构造上包络线函数w(t)，以所有的局部极小值构造下包络 线函数g(t)；步骤三、求上下包络线函数的平均包络函数m(t) m(t) = [w(t)+g(t)]/2,得到 用中间函数y(t)减去平均包络函数m(t)的差函数h(t) h(t) =y(t)-m(t)；其中te[Tl， T2];步骤四、判断差函数h(t)是否满足IMF条件，如果满足，得到一个IMF分量 c(t) c(t) =h(t)，然后转步骤六执行，如果不满足，执行步骤五；IMF表述固有模态信号；步骤五、更新中间函数y(t) y(t) =h(t),然后转步骤二执行；步骤六、根据=s(t)_c(t)得到剩余分量q(t)，更新流体压力脉动信号函数 s (t)，s (t) = cr (t)；步骤七、判断是否采集了 D个IMF分量，如果没有，将s(t)赋值给中间函数 y(t) =s(t),然后转步骤二执行，如果有D个IMF分量了，执行步骤八；其中，D为用 户预先设置的数据；步骤八、最初采集的流体压力脉动信号函数s(t)经上述步骤表示为
权利要求
1.一种水泵汽蚀测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、采集时间段[T1, T2]内的泵入口的流体压力脉动信号，得到该流体压力脉动 信号函数s(t)，将s(t)赋值给中间函数y(t) y (t) = s(t), t e [T1, T2]；步骤二、顺序找到中间函数y(t)所有的局部极大值和局部极小值，采用三次样条插 值法以所有的局部极大值构造上包络线函数w(t)，以所有的局部极小值构造下包络线函 数 g(t)；步骤三、求上下包络线的平均包络函数m(t) m(t) =[w(t)+g(t)]/2,得到用中间函 数y(t)减去平均包络m(t)的差函数h(t) h(t) =y(t)-m(t)；其中t e [T1, T2]；步骤四、判断差函数h(t)是否满足IMF条件，如果满足，得到一个IMF分量c(t) c(t) =h(t)，然后转步骤六执行，如果不满足，执行步骤五；IMF表示固有模态信号；步骤五、更新中间函数y(t) y (t) =h(t)，然后转步骤二执行；步骤六、根据cjt) = s(t)_c(t)得到当前剩余分量q(t)，更新流体压力脉动信号 s (t)，s (t) = cr (t)；步骤七、判断是否采集了 D个IMF分量，如果没有，，将s(t)赋值给中间函数y(t) = s(t)，然后转步骤二执行，如果有D个!MF分量了，执行步骤八；其中，D为用户预 先设置的数据；步骤八、最初采集的流体压力脉动信号函数s (t)经上述步骤表示为
2.根据权利要求1所述的一种水泵汽蚀测量方法，其特征在于，步骤二所述的以所有 的局部极大值构造上包络线函数w (t)，在时间段[T1, T2]上为W0 (t) = a0+ b0t + c/ + d/, e [T1, ]w(t) = < Wj (t) = CIj + b}t + cf + djt3, t G Itj, tj+l ]八(O = + bj + cf+ df, t e [^1, T2 ]其中，j=0，1，…，n-1, [T1, tj为第1个时间段，…，[Ij, y]为第j+Ι个时间 段，…，[V1，T2]为第η个时间段，W(1(t)为第1个时间段的上包络线函数，…，Wj (t) 表示第j+1个时间段的上包络线函数，…冗⑴表示第η个时间段的上包络线函数；4ι!个 待定参数hUb^hUdJ根据以下4η个条件求得η+1 个条件
3.根据权利要求1所述的一种水泵汽蚀测量方法，其特征在于，步骤四所述的IMF条 件是指a、在整个函数数据中局部极大值和局部极小值的个数必须与过零点的个数相等 或至多相差1; b、在整个函数上的任何一点，由局部极大值确定的上包络线函数和局部 极小值确定的下包络线函数的平均值为零。
4.根据权利要求1所述的一种水泵汽蚀测量方法，其特征在于，步骤七所述的D取值 为8。
全文摘要
本发明为一种水泵汽蚀测量方法，针对离心式水泵，对采集某段时间泵入口的流体压力脉动信号进行经验模态分解，得到具有不同频率成分的IMF分量，进而识别汽蚀是否发生，具体将流体压力脉动信号赋值给中间函数，利用中间函数的所有的局部极大值和局部极小值构造上下包络线函数，求取平均包络函数及中间函数与平均包络函数的差函数，判断差函数是否满足固有模态信号IMF条件，如果满足得到一个IMF分量，如果不满足，用差函数更新中间函数，重复上面过程直到得到IMF分量，用剩余分量更新中间函数，再次重复上述过程，直到得到足够的IMF分量。本发明的方法提高了汽蚀测量的确定性，为水泵的再设计和阻止故障的继续发展提供了依据。
文档编号F04D15/00GK102022348SQ20101057561
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者刘艳芳, 徐向阳, 李丽红, 李晓利, 郭前进 申请人:北京航空航天大学