Page 43 - 2021年第52卷第9期

阀直径和出水管管径均为 1.40 m。规定水泵进出口主流流向为 x 轴，垂直方向为 y 轴，泵轴轴向为 z

轴。
2.2 压力脉动与振动测量 压力脉动和振动测点布置如图 1 所示。压力脉动传感器型号 CGYL-201，

量程分为两类，Ⅰ类量程-0.1 ~ 0.2 MPa，Ⅱ类量程 0 ~ 1 MPa，动态响应频率为 0-1500 Hz，精度为
0.25%，使用 DPI832 标准压力计原位率定。压力脉动传感器测点共 4 处，分别位于水泵进口位置 P 、
1
压水室顶端位置 P 、水泵出口位置 P 以及出水阀后侧 1 m 处的出水管位置 P ，其中 P 处使用Ⅰ类压
2 3 4 1
力脉动传感器，P 、P 、P 位置使用Ⅱ类压力脉动传感器。振动信号采集包括速度信号和加速度信
2 3 4
号，振动速度信号采集使用振动速度传感器配合 INV-9 型信号调理积分放大器共同使用，测量范围
从 0.1 μm 到 70 mm，频率响应在 0.5 ~ 1000 Hz 之间。振动加速度传感器灵敏度系数为 500 mV/g，输
出电压为-5V ~ 5 V，响应频率 0 ~ 5000 Hz。速度信号侧重于衡量振动幅值总体水平，加速度信号侧
重于测量水泵启动工况下结构的动态响应。振动速度信号测点共 2 处：（1）水泵基座处三个方向的振
动速度 V 、V 、V ；（2）出水管侧楼板处的垂向振动速度 V ；振动加速度信号测点共 2 处：（1）出水
fy
py
px
pz
管垂向振动 A ；（2）出水管上方楼板处的垂向振动 A 。压力脉动与振动测量信号为同步采样，采用频
f
p
率为 3000 Hz，低通滤波截止频率为 1000 Hz。
2.3 试验内容 现场试验的内容包括稳态工况测试和启动工况测试。稳态工况是指水泵在某一固定
流量下运行的工作状态。稳态工况试验包括水泵外特性试验、压力脉动试验和水泵基座以及楼板振
动测量。启动工况是机组电机直启后泵后阀门从闭合到全开的整个过程。启动工况试验内容包括压
力脉动试验和振动响应试验。

3 理论背景

3.1 参数定义 对水泵流量、扬程和各测点压力脉动幅值做无量纲化处理，分别定义为流量系数
Q 、扬程系数 H 和压力脉动系数 C ，计算公式如下：
c
c
P
Q H P - P
Q = ，H = ，C = ave （1）
c
P
c
Q
best 0.5ρu 2 0.5ρu 2
式中：Q 为实际测得的流量，m /s；H 为实际测得的扬程，m；Q 为泵最优效率对应的流量；ρ为介
3
best
质密度，取 1000 kg/m ；u 为叶轮出口边速度，m/s；P 为测点实际测得的压力；P 为测点压力的平
3
ave
均值。
根据《GB/T 29531-2013 泵的振动测量与评价方法》，取振动速度信号的均方根值表征振动烈度
ΔV，见下式：
N - 1
∆V = 1 å v ( ) n （2）
2
N
n = 0
式 中 ： v 为 振 动 速 度 信 号 实 测 值 ， mm/s； N 为 被 测 信 号 的 离 散 点 数 ， N 的 采 集 时 间 满 足《GB/T
29531-2013 泵的振动测量与评价方法》要求。
3.2 时频分析 对于稳态工况，泵站振动信号的分析应用离散傅里叶变换原理（DFT），见下式：
å
)
X ( f，T = Dt N - 1 x e -i2πfDt （3）
n
n = 0
式中：f 为离散的基频；T 为总采样时间；X 为基频 f 对应的信号幅值；x 为测得的第 n 个信号值；Δt
n
为两次采样时间间隔。
对于启动过程泵站振动信号，采用连续小波变换 ［13］ 开展分析。连续小波变换可以同时在时域和
频域观察信号，适用于动态过程信号的时频分析，其计算公式见下式：
∞
)
WT (a，τ = 1 f ( ) t Ψ æ t - τ ö dt （4）
a  -∞ è a ø
式中：小波变换有两个变量，尺度 a 和平移量τ，尺度 a 控制小波函数的伸缩，平移量τ控制小波函数
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