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专利号: 2020114903095
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:针对叶片式海水泵,利用参数测量法的检测回路,在液压系统中,一个动力元件是否能正常运转,最重要的两个参数即为压力和流量;先经过大量实验和经验运算、变换,推出海水叶片泵的理论流量和理论压力,再利用参数测量法设计检测回路,测出叶片式海水泵在不同流量下的流量效率和实际压力值;

具体包括如下操作步骤:

第一步:利用几何体积法求得海水叶片泵(7)旋转一周的理论排量Q的公式:

涉及参数有:

定子内线(22)小半圆弧半径r、转子(18)半径Ro以及叶片(21)长度L的函数,B为定子(19)厚度;计算得出叶片式海水泵的理论排量值Q;

第二步:得到叶片(21)在两个极限位置,即定子内线(22)大小圆弧段所能承受的各个支反力的值,利用矢量分析法,分别求出叶片(21)在定子内线(22)大小圆弧段所受的海水理论压力F1;

第三步:海水理论压力F1有两个值,取较小者以保证周期性旋转过程中叶片不被破坏,于是求得海水对叶片(21)的海水理论压力F1所测出的极限值,取较小者,经过换算即可得到海水泵排水口处的压力值Pr,即为海水泵排水口的理论压力极限值;

第四步:海水叶片泵(7)实际压力和流量通过系统回路管(8),采用T型接头(2)与控制阀(1)、出水管(5)连通,由检测回路(4)与出水管(5)呈并联式连通,同时检测回路(4)、出水管(5)通过进水管(3)与海水叶片泵(7)连通;

第五步:通过对控制阀(1)、加载阀(6)及检测回路(4)内的换向阀(11)、调压阀(12)、安全阀(13)的开闭控制,由检测回路(4)内的流量计(9)和压力计(10),测出海水叶片泵(7)的实际流量与海水压力Pr’,绘制出效率与流量以及压力与流量特性曲线;通过效率与流量以及压力与流量特性曲线,实现对实际值与理论值进行比较,对海水叶片泵(7)的运行情况继续判断;

第六步:若实际值不在提出的判断标准规定的合理运行区间范围内,则海水泵运行状态不佳,进行整合修正,实现海水叶片泵(7)在合理运行区间内工作。

2.根据权利要求1所述的基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:当叶片(21)位于小圆弧段时,叶片(21)正处于排水转向吸水区的阶段,此时叶片(21)顶端还承受支反力N1,N1为N2和N3的函数;此时除了支反力N1、N2、N3以外,叶片(21)还承受海水理论压力F1、离心力FC、摩擦力F2;当叶片(21)位于大圆弧段时,叶片(21)正处于吸水转向排水区的阶段,此时叶片(21)顶端受支反力N1与摩擦力F2很小,则此时受力主要为F1、FC、N2、N3。

3.根据权利要求2所述的基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:当处于大、小圆弧段时,叶片(21)都分别承受大小相同、方向相反的支反力N2和N3,在大小圆弧极限状态,未知量都为海水理论压力F1,利用矢量画图分析法,即可求得海水理论压力F1具体值。

4.根据权利要求1所述的基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:根据经验公式:P=1.3Pr,其中P为叶片所受的理论海水压力,1.3为基于大量实验得出的经验规律数值,Pr为海水泵排水口处的理论压力值,即可求得海水泵排水口处的理论压力Pr的具体数值,检测回路直接测出排水口实际值Pr’,然后通过公式,海水理论压力F1带入P来换算排水口理论压力Pr,再将排水口处理论压力Pr与实际压力值Pr’比较。

5.根据权利要求1所述的基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:海水叶片泵(7)内含10个叶片(21)形成10个密封容腔,配流盘(16)设置2个吸水区和2个排水区;转子(18)与叶片(21)底端的接触方式由原先的面接触滑动摩擦升级为圆柱铰(20)滚动摩擦;叶片(21)靠顶端处两侧伸出的耳轴(23),一侧耳轴(23)与滚动轴承(14)过盈配合,滚动轴承(14)安放固定在环形槽(24)内,使叶片(21)顶端紧贴定子内线(22)。

6.根据权利要求5所述的基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:密封容积由两个相邻叶片(21)、转子(18)、定子内线(22)所围部分构成,转子(18)旋转,叶片(21)顺时针旋转时,在小圆弧过渡到大圆弧段,密封容腔体积变大,形成部分真空度,吸水口(17)吸入低压水;在两个腔之间,形成封油区;在大圆弧过渡到小圆弧段,密封容腔体积变小,排水口(15)排出高压水。

7.根据权利要求1所述的基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:关闭系统回路中的控制阀(1),检测回路中调压阀(12)、安全阀(13)开启,换向阀(11)关闭,使海水叶片泵(7)的全部流量流进检测回路,按从低到高,慢慢调节调压阀(12)的调压手柄,增加海水叶片泵(7)的载荷,通过流量计(9)与压力计(10),读出海水叶片泵(7)的排水口的流量与压力实际值。

8.根据权利要求1所述的基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:流量与压力特性曲线和流量与效率特性曲线,首先看最佳工况点所对应的压力和流量,相比于理论压力和理论流量是否满足1MPa以内的波动范围和80%以上的效率;若满足,则以最佳工况点作为识别标准,再看不同流量对应实际压力与最佳工况点压力的偏差是否在1MPa范围内;若满足,再利用流量与效率特性曲线进行校准,以理论流量为标准,看实际压力对应的实际流量对应的效率是否高于80%,若两者都满足,该点运行状态良好。

9.根据权利要求1所述的基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:当合理运行区间出现偏差时,需要整合修正流量与压力特性曲线和流量与效率特性曲线中的合理运行区间,基于余弦相似度算法对两区间的相似程度进行判定和修正;余弦相似度公式为:

10.根据权利要求9所述的基于参数测量法的海水叶片泵状态识别方法,其特征在于:

两特性曲线的区间分别为[295,480]和[300,473],在二维坐标系中,用向量形式表示为:a1=(295,480),a2=(300,473);其中x1=295、x2=300、y1=480、y2=473;利用余弦相似度公式计算两向量之间的夹角,获得两合理运行区间的相似度为0.9,极为相似;利用向量二维坐标图进行修正,取(295,480),(300,473)的中点(297.5,476.5),对两幅图的合理运行区间进行修正,即可得到最终流量合理运行区间为[297.5,476.5]。