[发明专利]一种离心泵空化监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测装置，尤其是一种离心泵空化监测装置。

背景技术

空化是指当液体中的压力降低到当前温度的临界汽化压力以下时，液体发生汽化形成空泡，这些空泡形成和发展的状态称为空化。离心泵中，空化现象的发生主要集中在叶轮叶片进口处，空化发生时液体的能量交换受到干扰和破坏，引起泵运行特性改变、振动噪声、材料侵蚀、结构破坏等一系列问题，严重时会使泵液流中断，不能正常工作。因此对离心泵内空化情况的掌握对泵的安全、稳定、高效运行具有重要意义，而基于超声波传感器监测离心泵空化状况是一种有效的方法。

现有监测离心泵空化初生的方法主要有噪声测量法、压力测量法、振动测量法和高速摄影法。由于空化发生发展的过程很短，而且在整个工作范围内都可能发生，因此空化很难预测。预防空化最好的办法就是建立空化监测系统，对其运行状态进行全程实时监测，及时发现并防止空化的发生和发展。国内外很多学者对空化的监测进行了大量的研究，但其研究对象大都集中在水轮机模型及其原型机，监测方法也主要以高速摄影法和振动法为主。

泵的空化性能检测方面，国内外方法很多，主要有振动法、电测法、压力脉动法、能量法和噪声法等。虽然已有在线检测系统投入工业应用，但由于空化信号提取难度大、检测灵敏度低、缺乏定量分析等不足，使得这些研究成果并没有得到大范围的推广。现有在线检测系统对空化发生的机理、影响因素以及破坏作用都未完全弄清楚，而且还不能准确检测到空化初生。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种更好的预测空化初生，对空化过程进行全程实时监测，从而根据监测结果能及时发现并防止空化发生和发展的离心泵空化监测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种离心泵空化监测装置，包括：

若干空化监测单元，该空化监测单元为超声波换能器，该超声波换能器包括有功率小于10w的发射端、及与发射端相配合的接收端，该接收端用于接收来自发射端方向的超声波信号、且将所接收到的超声波信号转化为声波模拟信号；

放大器，用于接收放大声波模拟信号；

A/D转换器，用于将放大后的初级模拟信号转换成声波数字信号；

微处理器，用于接收判断来自A/D转换器的声波数字信号、并输出相应的反馈信号；

输出单元，受控于微处理器、并显示所接收到的反馈信号；

所述微处理器内预设有常规管路内空化的阀值信号，还包括：

计时单元，用于记录各空化监测单元感应到空泡时的时间、且与微处理器通过线路连接；

对比单元，用于比较声波数字信号与阀值信号的能量大小、并将超过阀值信号能量的声波数字信号传输给微处理器。

本发明的有益效果是：使传统传感器的功能由以往的“信息检测”作用扩展到兼具“信息处理”的功能，发射端和接收端分别安于泵管路上，利用超声波接收端采集信号，并适当放大后交给具有A/D转换及数据处理能力的微处理器实现数字滤波、模糊识别及分辨率选择等，它能自动适应环境温度、安装差异等因素导致的信号变化，避免误报。之所以选用超声波换能器，是因为超声波对液体、固体的穿透本领很大，且当碰到杂质或分界面会产生显著反射，相应地超声波接收端接收到的信号就明显减弱，故反应敏感准确，降低误判。另外，相对于红外传感器的性能，超声波具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。由于传统应用中，超声波是用于产生空化的触发器之一，常见的用途是，通过空化达到物件表面清洗的功能，因此，没人会想到、也得不到用超声波去监测流体中空化情况的启示。之所以本发明能使用超声波达到空化监测，是因为申请人通过理论分析和实际操作得到，超声波换能器的发射端的功率低于10w时，流体并不会因为超声波的存在而产生超声空化，因此，取一个合理功率范围就是能实现监测，而具体功率如何选取，取决于所安装管路的材质、厚度、流体成分、粘度等，只需要根据环境进行调整即可，并不影响本发明目的的实现。