[发明专利]基于光电管的水泵叶轮汽蚀状况的观测装置及观测方法

说明书

本发明公开了一种基于光电管的水泵叶轮汽蚀状况的观测装置及观测方法，装置包括水泵和观测装置，所述观测装置包括若干穿过水泵的泵壳且指向叶轮的光电管以及与全部光电管电连接的控制器；所述泵壳和光电管密封连接，所述光电管指向叶轮的一端设有光电模块，所述光电模块包括激光发射模块和激光接收模块，所述控制器用于控制光电模块的工作并采集激光接收模块的光强信号，水泵的叶轮表面涂有反光漆。本发明结构简便、制作方便、成本低廉，而且操作简单，能直观清晰、可靠观测水泵叶轮汽蚀状况，获得的结果精度高且信息丰富。

技术领域

本发明涉及水泵技术领域，具体涉及一种基于光电管的水泵叶轮汽蚀状况的观测装置及观测方法。

背景技术

水泵广泛用于工农业生产和居民生活的各个领域，起到流体输送和增压作用。水泵工作过程中有可能发生汽蚀现象，其中叶轮是最容易发生汽蚀的部位。当压强较低的水从进口吸入水泵时，水在叶轮作用下流速增加并在叶轮某些位置的壁面处压强略有降低，当水的压强低于对应温度下的汽化压力时，水就会发生汽化现象变为含水蒸气的气泡并从叶轮壁面处产生，导致叶轮某些部位发生汽蚀；而含水蒸气的气泡运动至叶轮流道中高压区域时，又会压缩和溃灭。水泵的汽蚀性能好坏与水泵的设计和制造因素有关，而为了增强水泵抗汽蚀的能力，除了对水泵的汽蚀性能曲线进行测试外，最为重要的是了解水泵叶轮的汽蚀状况，即获得水泵叶轮表面气泡的生成位置和生成量，在此基础上再在水泵的结构和工艺进行优化设计。

目前，公知的获得水泵叶轮表面气泡生成情况的方式，是使用有机玻璃制作透明的水泵壳体，然后在水泵测试过程进行高速摄影观测，根据图像分析汽蚀过程叶轮表面气泡的生成位置和生成量。但是，这种方法具有三方面的显著缺点：第一，由于有机玻璃泵壳的成本制作成本高且结构强度和承压能力差，一般只适用于实验室对较小的实验泵进行研究，不适用于尺寸大、承压高和振动大的实际工业泵；第二，摄影法只能观测视野前端的叶轮部分位置的气泡生成情况，对于遮蔽位置则不好观测；第三，摄影法只能获得二维图像，观测结果不够清晰、直观和形象。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，且能直观、清晰、可靠观测水泵叶轮汽蚀状况的基于光电管的水泵叶轮汽蚀状况的观测装置，并提供观测方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于光电管的水泵叶轮汽蚀状况的观测装置，包括水泵和观测装置，所述观测装置包括若干穿过水泵的泵壳且指向叶轮的光电管以及与全部光电管电连接的控制器；所述泵壳和光电管密封连接，所述光电管指向叶轮的一端设有光电模块，所述光电模块包括激光发射模块和激光接收模块，所述控制器用于控制光电模块的工作并采集激光接收模块的光强信号，水泵的叶轮表面涂有反光漆。

上述的基于光电管的水泵叶轮汽蚀状况的观测装置中，泵壳和光电管的连接部位设有密封胶，通过密封胶密封。

上述的基于光电管的水泵叶轮汽蚀状况的观测装置中，所述光电管上的光电模块的内端面与泵壳内壁面平齐。

一种利用上述基于光电管的水泵叶轮汽蚀状况的观测装置的水泵叶轮汽蚀状况的观测方法，包括以下步骤：

S1、将水泵及观测装置接入泵性能测试站，使用颜料将将泵性能测试站中的测试用水全部染色；

S2、调节泵性能测试站，使水泵处于需要观测的转速和流量下，并使水泵的进口压强大于P，其中P为水泵处于需要观测的转速和流量下不会发生任何汽蚀现象的进口压强的临界值；

S3、打开光电模块使之持续工作，工作期间使激光发射模块以恒定的光强持续不断地发射激光，并通过激光接收模块持续收集接收到的激光光强值，

S4、调节泵性能测试站，维持水泵的转速和流量不变，将水泵的进口压强调节至所需观测的进口压强值；

S5、打开光电模块使之持续工作，工作期间使激光发射模块以恒定的光强持续不断地发射激光，且本步骤激光发射模块发射的光强等于步骤S3的发射光强制，并通过激光接收模块持续收集接收到的激光光强值；