水轮机空化监测系统设计

摘要

水轮机叶片、水泵叶片以及船舶螺旋桨推进器等都会受到空蚀的破坏。我国水轮机通常使用1-2年就要停机检修一次。某些水泵使用1000小时左右即出现严重的空蚀，船舶螺旋桨在使用一段时间后也因空蚀而效率大大降低。空蚀作为破坏水轮机叶片的主要形式之一，极大地威胁着水轮机组的安全。然而，在全尺寸的水轮机上直接用肉眼观察空蚀几乎是不可能的。所以，需要建立一套监测水轮机空蚀程度的报警系统。通过此系统，能够对水轮机叶片的空蚀程度进行实时监测，一旦空蚀被认为足够严重，就通知工作人员改变水轮机的相关参数，使其工作于空蚀被允许的状态。本课题的研究结果将对实现监测水轮机真机的空蚀，从而提高经济效益，具有重要的意义。 空化空蚀现象比较普遍，对工程的影响也较为突出，而且随着国民经济的发展，空化空蚀问题将更为复杂。但到目前为止，有关空化与空蚀的理论及不少研究成果还不能令人满意，大多数理论都处于猜想或假设的阶段，许多问题还有待进一步深入研究。目前，国内外相关领域的研究还不多，成熟的产品也很少。国外的研究人员近年来研究开发了一些比较成熟的监测技术，如超声波探测法和光学探测法等。这两种方法都是采用直接监测技术，即由特殊的信号产生装置直接向被监视壁面发射信号，通过计算机软件处理反馈回来的信号包含的信息，提取特征信息并以此来判断壁面的空蚀状况。此类方法直接明了，具有一定的应用价值。但由于水轮机的结构问题，很多情况下信号的发生、传输以及接收装置都很难固定与安装，这大大限制了这类方法的应用。目前，较常见的方法是采用提取水轮机空化噪声的方法来对空蚀情况进行监测，本文的系统正是以此方法为基础而建立的。 系统的主要原理是：通过在水轮机组指定的位置上安装的传感器，采集伴随空化空蚀产生的一些特殊信号，再通过适当的算法辨别处理，将这些信号中与空蚀有关的信息提取出来，分析出其与空蚀程度的对应关系，从而通过监测这些信息达到监测空蚀情况的目的。 论文工作内容如下：1.建立水轮机空化噪声实时采集系统。 2.在水轮机仿真实验台上进行了多次数据采集实验，分析出了空化噪声在时域和频域上与空化程度间的对应关系。 3.利用标准水听器，笔记本电脑开发出了一套便携式在线监测报警系统，在LabV工Ew编程环境中完成系统软件部分的编程。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

第2章空化空蚀原理

第3章水轮机空化噪声特性分析

第4章水轮机空化监测系统设计

结 论

参考文献

致谢