[实用新型]基于声发射技术检测离心泵小流量工况不稳定流动的装置

权利要求书

1.基于声发射技术检测离心泵小流量工况不稳定流动的装置，由离心泵系统(1)、基于声发射技术和离心泵进出口管道流体引起的不稳定压强配置成的信号处理模块(2)、一个包含与所述离心泵小流量工况不稳定流动性能诊断相关的信号输出单元(3)组成；所述的离心泵系统(1)与信号处理模块(2)、信号输出单元(3)依次连接在一起；其特征在于：

所述离心泵系统(1)包含泵体和叶轮，并且将泵体和叶轮耦合到具有相同管径的入口管道和出口管道中；

所述的信号输出单元(3)包括诊断单元(15)；所述的诊断单元(15)包含离心泵不同流量下运行的标准扬程和效率参考模块，以及非空化状态泵频率参考模块； 

所述信号处理模块(2)包括声发射信号采集单元(4)、用于检测水泵进口管道和泵出口管道的不稳定压强的两个压力传感器(5)、分别与声发射信号采集单元(4)和两个压力传感器(5)连接的数据采集单元(6)、与所述的数据采集单元(6)相连接的信号特征提取单元(7)、基于进口管道和出口管道压力差获得的水泵扬程的扬程计算单元(8)以及基于所述离心泵系统(1)的电动机提供的功率来监控泵效率的效率监控单元(9)；所述的两个压力传感器(5)安装高度相同，即到泵的基准面的垂直距离相同；

所述声发射信号采集单元(4)含有至少三个声发射传感器(10)；且多个声发射传感器获取的声发射信号连接至与数据采集单元(4)相连接的前置放大器(11)；所述的至少三个以上的声发射传感器(7)分别粘附固定于离心泵系统(1)中的进口管道上、离心泵出口管道上以及泵体上；

所述数据采集单元(6)包括用于对输入信号的信号采样单元(12)、用于将输入的模拟信号转换为数字信号的模数转换单元(13)以及数字滤波器(14)；所述的数字滤波器(14)分别与信号特征提取单元(7)、扬程计算单元(8)以及效率监控单元(9)连接；所述信号采样单元(12)的输入端分别与声发射信号采集单元(4)、压力传感器(5)相连，输出端通过数字滤波器(14)与诊断单元(15)连接；

所述的特征提取单元(7)采用FFT技术获取声发射信号的中心频率并可签名跟踪特征泵频率；

特征提取单元的输出端(7)与所述的诊断单元(15)连接，所述的诊断单元(15)基于签名特征泵频率中的频率和幅值的变化来确定离心泵的不稳定流动特性，并输出诊断结果；

所述的扬程计算单元(8)以及效率监控单元(9)通过压力传感器的输出的两路水压信号计算出离心泵的扬程及效率，并输出至诊断单元(15)。

2.根据权利要求1所述的基于声发射技术检测离心泵小流量工况不稳定流动的装置，其特征在于：所述的离心泵内部的水压信号及其声发射信号，分别通过压力传感器(5)、声发射信号采集单元(4)获得。

3.根据权利要求1所述的基于声发射技术检测离心泵小流量工况不稳定流动的装置，其特征在于：所述的数据采集单元(6)的信号采样单元(12)获取声发射信号和水压信号的采样片段并通过经过模数转换单元(13)，将获取的声发射采样信号转换为数字信号，并通过数字滤波器(14)进行滤波后输入至特征提取单元(7)，同时将获取的水压采样信号转换为数字信号，并通过数字滤波器(14)进行滤波后分别输入至扬程计算单元(8)以及基于所述离心泵系统(1)的电动机提供的功率来监控泵效率的效率监控单元(9)，从而获得离心泵的扬程和效率并输出至诊断单元(15)。

4.根据权利要求1所述的基于声发射技术检测离心泵小流量工况不稳定流动的装置，其特征在于：所述的信号特征提取单元(7)采用FFT技术对声发射信号进行频谱分析并可签名跟踪特征泵频率并输出至诊断单元(15)。

5.根据权利要求1所述的基于声发射技术检测离心泵小流量工况不稳定流动的装置，其特征在于：所述的诊断单元(15)基于内部包含的非空化泵频率的标准模块与实际签名特征泵频率中的频率和幅值的变化来确定离心泵小流量工况下的不稳定流动特性。

6.根据权利要求1所述的基于声发射技术检测离心泵小流量工况不稳定流动的装置，其特征在于：所述的诊断单元(15)包含当前工况下计算得到的离心泵扬程和效率的标准参考模块，通过对比分析离心泵扬程、效率的变化趋势来判断离心泵内部不稳定流动的状态。