Система для исследования кавитации в насосах Советский патент 1977 года по МПК F04D29/66 G01M15/00 

1

Изобретение относится к области гидромашиностроения.

Известна система для исследования кавитации в иасосах, содержащая датчики давления, в которой момент возникновения кавитации определяется с помощью анализа колебаний давления 1.

Недостатком данной системы является потеря значительного количества информации вследствие использования в качестве анализируемой характеристики интегрального уровня колебаний давления или щума в широком диапазоне частот.

Наиболее близким к данному изобретению техническим решением является система для исследования кавитации в насосах с использованием спектрального анализа отдельных частотных составляющих, содержащая датчики давления, установленные на входе и выходе насоса, подключенные к анализаторам спектра входного и выходного давления, и источник опорного напряжения 2.

Данная система позволяет качественно следить за развитием кавитации в насосах и определять момент ее возникновения. Однако недостатком системы является определение только общих амплитудно-частотных характернстнк колебаний давления, что не дает количественной оненкн характеристик кавитационной каверны.

Цель изобретення - определение акустической прозрачности п упругости кавитационной каверны в щироком диапазоне частот.

Указанная цель достигается тем, что в систему введены арифметическое устройство, два комнлекта нормнрующнх иотенциометров и блок деления нанряженнй, один вход которого подключен к анализатору спектра входного давлення, а другой через первый комилект нормнруюникх noTCH uioMOTpOi3 С15язан с аналнзатором спектра выходного давления. Причем выход блока деления напрял ений подключен к арифметическому устройству, соединенному с источником опорного напряжения через второй комплект нормирующих потенциометров, а оба указанных комплекта синхронно связаны с анализаторами спектра.

На чертеже показана блок-схема предлагаемой системы для исследования кавитации.

Система содержит датчик давления 1 на входе в насос и датчик давлення 2 на выходе насоса, соединенные соответственно с анализатором 3 спектра входного давления и с анализатором 4 спектра выходного давления. Анализатор 3 и первый комплект нормирующнх потенциометров 5 связаны с входами блока деления напряжений 6, выход которого подключен к арифметичеекому устройству 7, соединенному через второй комплект нормирующих потенциометров 8 с источником опорного напряжения 9. Работа системы основана на анализе колебаний давления, генерируемых насосом независимо от степени развития в нем кавитации и распространяющихся на вход и выход насоса. При работе насоса указанные колебания воспринимаются датчиками давления 1 и 2 и раскладываются по частоте анализаторами Зи4. Определение акустической нрозрачности и упругости кавитационной каверны производится на каледой частоте .в соответствии с формулами - -- (Ск), где к - акустическая прозрачность кавнтационной каверны; Лвх и Лвых - амплитуда колебаний на входе и выходе насоса соответственно; К. - нормирующий множитель, учитывающий неравномерность передачи колебаний давления на вход и на выход насоса по причинам, не связанным с развитием в нем кавитационной каверны; р - упругость кавитационной каверны; р и с - нлотность жидкости и скорость распространения в ней звуковых волн; со - частота, для которой определяются унругость и прозрачность каверны; вх - площадь сечения на входе в насос; /(к)-функция акустической прозрачности, например, для каверны типа «сосредоточенная упругость ; /(У--Т И 1-d При работе системы на блок деления напряжений 6 поступают сигналы, пропорциональные амплитуде колебаний на входе в насос (Лвх) с датчика давления 1 и амплитуде колебаний на выходе насоса (К Лвых) с первого комплекта нормирующих потенциометров 5, благодаря чему на выходе блока деления напряжений создается напряжение, про порциональное акустической прозрачности кавитационной каверны. Нормирующие потенциометры 5 подбираются таким образом, чтобы при бескавитационной работе насоса коэффициенты акустической прозрачности на всех частотах составляли единицу, что соответствует отсутствию кавитационной каверны. На вход арифметического устройства 7 подаются напрял ения, пропорциональные акустической прозрачности каверны с блока деления напряжений 6 и пропорциональные величине с второго комплекта нормирующих потенциометров 8. Потенциометры 8 подбираются таким образом, что бы при бескавитационной работе насоса упругость каверны, нронорциональная напряжению на выходе арифметического устройства, соответствовала упругости жидкости, перекачиваемой насосом. Использование изобретения позволяет определить количественные характеристики кавктациоииой каверны: акустическую прозрачность и упругость, которые необходимы не только для анализа работы самого насоса, но и для определения устойчивости гидравлической системы к автоколебательным кавитационным режимам в целом. Формула изобретения Система для исследования кавитации в насосах, содержащая датчики давления, установленные на входе и выходе насоса и подключенные к анализаторам спектра входного и выходного давления, и источник опорного напряжения, отличающаяся тем, что, с целью определения акустической прозрачности и упругости кавитационной каверны, в нее введены арифметическое устройство, два комплекта нормирующих потенциометров и блок деления напряжений, один вход которого подключен к анализатору спектра входного давления, а другой через первый комплект нормирующих потенциометров связан с анализатором спектра выходного давления, причем выход блока деления напряжений подключен к арифметическому устройству, соединенному с источником опорного напряжения через второй комплект нормирующих потенциометров, а оба указанных комплекта синхронно связаны с анализаторами спектра, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Карелин В. Я. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах, М., «Машиностроение, 1975, с. 311-312. 2. Ресбан Ф. О. и др. Спектральный анализ авитационного шума в насосе, технический еревод с англ 1Йского № ГОНТИ-8. 1972, с. 4-7.