Page 50 - 2021年第52卷第9期

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图 11 压力脉动 P 2和基座垂向振动 V py的相干性 图 12 压力脉动 P 4和楼板垂向振动 A fy的相干性

的相关性分析结果。在机组启动 2.1 s 时（阀门开度 a 为 6%），P 和 V 首先在叶频处出现了明显的相干
2 py
关系，但随着时间变化，两者的相位角相差不断改变且没有明显规律，在 17 s（阀门开度 a 为 60%）时
两者不再表现出明显的相干性；在开阀 10 s（阀门开度 a 为 32%） 时，P 和 V 在转频处表现出明显的
2 py
相干关系（相干系数γ >0.7），且两者的相位角比较稳定。同时对出水管的压力脉动 P 和楼板垂向振动
2
4
速度 A 的相干性分析，如图 12 所示，两者在叶频和转频上间歇地表现出相对较强的相干性，可以推
fy
测，当楼板固有频率与叶频转频接近时，有可能诱发共振。
在启动工况中，双吸离心泵压水室顶 P 的叶频压力脉动系数远大于其他位置，且在压力脉动下
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降阶段快速下降，并在压力脉动平稳阶段趋于稳定值。水泵基座、出水管和楼板振动的主要频率成
分是叶频的宽带频。水泵基座振动速度的变化趋势和 P 的叶频压力脉动系数变化趋势一致；出水管
2
和楼板振动在阀门开度为 3.6%时突然加剧，在达到峰值后逐渐下降并趋于平稳。压力脉动 P 和基座
2
垂向 V 先后在叶频和转频处表现出明显的相干性，出水阀后 P 和楼板垂向 A 在叶频和转频处间歇性
fy
py
4
出现较强相干性。
5 结论

为了揭示泵站压力脉动与振动特性及其相互影响，对某双吸离心泵泵站开展了外特性、压力脉
动和振动现场试验。采用经典频谱分析、连续小波变换和相干性分析等方法，分析了双吸离心泵
系统压力脉动和振动的时空分布特征，并分析了两者的相互关系。主要结论如下所示：（1）稳态工
况下压力脉动与振动在转频、叶频及其倍频处表现出相关性。稳态工况下压水室顶 P 的叶频压力
2
脉动系数大于其他测点；水泵压水室压力脉动 P 与基座垂向 V 、出水阀门后压力脉动 P 与楼板垂
2 py 4
向 V 的相干性主要表现在转频、叶频及其倍频成分上。（2）启动工况中双吸离心泵系统的压力脉动
fy
和振动的变化趋势基本一致。在压力脉动下降阶段（阀门开度 a=0% ~ 40%），P 的叶频压力脉动系
2
数快速下降，并在压力脉动稳定阶段（阀门开度 a=40% ~ 100%）趋于稳定；水泵基座、出水管和楼
板振动的主要频率成分是叶频的宽带频；出水管和楼板的振动有滞后现象，在阀门开度 3.6%时达
到峰值。（3）启动工况中双吸离心泵系统的压力脉动和基座振动的相干性明显，与楼板的振动出现
间歇性相干。水泵压水室压力脉动 P 和基座垂向振动 V 先后当阀门开度 a 为 6%和 32%时，在叶频
2 py
和转频处表现出明显的相干性，而出水阀后的压力脉动和楼板垂向振动在整个启动阶段没有表现
出连续的相干性。
总体而言，水泵叶频压力脉动是干室型双吸离心泵泵房的最主要水力激振源，该类型泵房在设
计时，需要格外关注叶频压力脉动作用下出水侧楼板等泵房结构的动力学响应问题。

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