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新华日报:新方法精准监测水力机械的“痛点”

发布时间:2020-07-26|浏览次数:

空化被称为水力机械的“痛点”,是影响泵的使用寿命与性能的最关键因素之一。日前,新利国际网址“一种离心泵空化诊断的方法及其装置”专利荣获第二十一届中国专利银奖,该方法采用了电机定子电流诊断依据,能够提前精准监测泵的空化状态并发出警报,通过工况调节及时预防空化现象的发生。

“空化是液体流动的一种特有现象,五成以上泵的损坏都和空化有关。”专利发明人之一、新利国际网址国家水泵及系统工程技术研究中心主任袁寿其研究员介绍,团队一直致力于水泵运行状态检测和故障诊断研究,其中,空化问题就是团队需要攻克的“疑难杂症”之一。

振动、超声、噪声是空化监测的三种传统方法,袁寿其团队在研究过程中基于无传感监测技术,创新性地采用了电机定子电流诊断方法。“无传感监测技术在电机中使用较多,考虑到技术原理的相通性,我们把它应用到水泵上,发现效果很不错。”研究人员骆寅介绍,团队研发的电机电流传感器设备成本低、性价比高,价格不到其他技术的十分之一,只要采用电机驱动的泵都可以采用该技术,“安装也非常方便,最小的实现装置甚至可以做到明信片大小。”骆寅说。

在复杂的工况中,空化造成的剧烈不稳定流动及其水机电耦合作用,导致振动、压力脉动等传统监测信号容易受到外界信号干扰,有效信息提取困难,而袁寿其团队建立的多维度评价指标分析体系,有效提高了空化监测精度。这也是研究过程中最难的一关。

空化发生时,泵运行产生的扭转力矩也会不一样,在这种扭转力矩的作用下转子轴系会产生不同的扭转响应,这种扭转响应能够在电机电流信号中直接反映出。“这种信号尽管纯净,但是有用的信号非常微弱,难就难在怎样把微弱的有用信息提取出来。”骆寅介绍,团队经过四年多时间的试验和理论验证,建立了多维度评价指标分析体系,找到了空化下水力转矩特征及其经过泵转子轴系后响应特性,在此基础上依据电机输出信号来实现空化诊断的精准性。

正是因为电机电流传感器安装更加简单、抗干扰能力更强、成本更低,该技术的应用在企业中获得一致好评。目前该专利技术已经形成了产业化成套装备,成功应用于浙江利欧、山东双轮、江苏泰丰等国内龙头泵企业,近两年销售专利技术相关产品63万台,市场占有率达60%以上,新增销售125亿元。

当然,一项技术从专利到市场应用,并非都能一蹴而就。“我们在前期就跑了很多应用企业,经常就一些技术问题进行讨论,不断改进技术。”骆寅说,自己参加了很多相关的论坛,这些企业技术负责人看到产品在实验台展示后,又通过多次交流后才拍板。“这些企业都觉得该技术有一定的革命性,改变了原有一些监测必须用振动噪声的方案,在效果不打折的基础上,成本大幅降低,也更加通用便利。随着市场推广,目前世界泵龙头企业也对这项技术很感兴趣,准备引入。”

袁寿其也介绍,除了环保与工业流程领域,该专利技术还适用于汽车领域、能源领域、航天领域、海洋工程、水利工程等对泵空化性能要求高的领域。目前,团队已经围绕核心专利构建了系列专利组合,形成了覆盖空化试验测试技术、空化性能优化技术、空化预测及利用技术、运行状态监测技术的专利池。

“泵是重要的能量转换装置,广泛应用于国民经济的各个领域,耗电量约占全国总耗电量的17%。”袁寿其表示,团队还将进一步完善对泵工况运行状态的诊断技术,提升泵产品的核心竞争力,助力泵的运行更加安全、稳定和可靠。

文章来源:新华日报2020-7-22 12版

文章链接:http://xh.xhby.net/mp3/pc/c/202007/22/c803542.html