離心水泵進口流場的調節方法、裝置和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種離心水泵進口流場的調節方法、裝置和系統。該方法包括：對采集的工作參數信號進行數據處理，獲取工作參數信號的最大輸出幅值和幅值最大時的頻率；以頻率或者幅值作為變量的隸屬度函數，分別獲取所述頻率和幅值對各自論域上模糊子集的隸屬度；利用頻率隸屬度和幅值隸屬度查詢預先設定的模糊控制表，獲得控制角度對角度論域上模糊子集的隸屬度；對控制角度的隸屬度進行去模糊化處理，以得到相應的控制角度；將進水口調節閥角度調整為所述控制角度。本發明通過實時采集工作參數信號，根據工作參數信號的變化自動調節閥門角度，從而改善了水泵進口流場分布，避免了水泵氣蝕現象的發生，以完全發揮出水泵的性能。
【專利說明】離心水泵進口流場的調節方法、裝置和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程機械領域，特別涉及一種離心水泵進口流場的調節方法、裝置和系統。
【背景技術】
[0002]消防車一般采用離心式水泵作為其動力源，由于整車安裝空間的約束，無法在水泵進水口前安裝長直管來改善水泵進水口的流場分布，在水泵工作過程中，由于水泵進口處流場壓力分布不均勻使得水泵易發生氣蝕現象，大大降低了水泵工作效率，影響消防車整體性能。
[0003]所述氣蝕也稱為空化，它是水力機械特有的一種現象，當流道中局部地方液流壓力降低到接近液體在該溫度下的汽化壓力值時，液流中就開始產生空泡，這些充滿著氣體的空泡很快膨脹、擴大并隨液流行至壓力較高的地方又迅速凝縮，潰滅。液流中空泡的發生、擴大、泯滅過程涉及許多物理現象，會有噪聲，振動甚至對流道材料產生侵蝕作用，以上現象統稱為氣蝕現象。
[0004]目前，采用離心式水泵的消防車，其進水口管路受安裝空間限制一般采用三通管與水泵進口法蘭連接，靠近水泵進口的管路中安裝固定的導流板或螺旋導葉來對水流進行導流，起到改善進水流場的作用，防止進口流場流速分布不均導致氣蝕現象的產生。
[0005]現有技術通常采用固定式的導流裝置，在一定流量范圍內可以起到導流作用，但隨著水泵工作流量的變化，其導流角度無法調整。在流量在超過一定范圍時，導流作用失效，出現氣蝕現象，造成水泵無法正常工作，具體表現為出口壓力出現低頻高幅波動，同時水帶受到激勵后產生劇烈晃動并與地面摩擦而產生破壞。
【發明內容】
[0006]鑒于以上技術問題，本發明提供了一種離心水泵進口流場的調節方法、裝置和系統，通過實時采集水泵出水口處的工作參數信號，在水泵工作流量及出口壓力變化時，能夠自動調節閥門角度，改善了水泵進口流場分布，避免了水泵氣蝕現象的發生，以完全發揮出水泵的性能。
[0007]根據本發明的一個方面，提供一種離心水泵進口流場的調節方法，包括:
[0008]實時采集水泵出水口處的工作參數信號，其中所述工作參數信號的大小與進水口調節閥的角度相關，在水泵剛啟動時進水口調節閥角度為零位；
[0009]對采集的工作參數信號進行數據處理，以得到工作參數信號的最大輸出幅值a和幅值最大時的頻率f ;
[0010]以頻率f或者幅值a作為變量X的隸屬度函數，分別獲取所述頻率f和幅值a對各自論域上模糊子集的隸屬度；
[0011]利用頻率隸屬度和幅值隸屬度查詢預先設定的模糊控制表，獲得控制角度y對角度論域上模糊子集的隸屬度；[0012]對控制角度y的隸屬度進行去模糊化處理，以得到相對應的控制角度y ;
[0013]將進水口調節閥角度調整為所述控制角度y。
[0014]優選的，所述工作參數信號包括:出水壓力信號、出水流量信號、水管振動信號中的至少一項。
[0015]優選的，所述以頻率f或者幅值a作為變量X的隸屬度函數，分別獲取所述頻率f和幅值a對各自論域上模糊子集的隸屬度的步驟包括:
[0016]將變量X的論域平均劃分為N個量化等級ki;并確定與所述N個量化等級Iii相對應的N個模糊子集Pi,其中N為大于I的自然數，i為自然數，I ( i ( N，其中變量X為頻率f或幅值a ；
[0017]利用變量X對N個模糊子集Pi的隸屬度函數Pi (X)，分別獲取所述頻率f和幅值a對各自論域上模糊子集的隸屬度。
[0018]優選的，所述隸屬度函數為:
[0019]
【權利要求】
1.一種離心水泵進口流場的調節方法，其特征在于，包括: 實時采集水泵出水口處的工作參數信號，其中所述工作參數信號的大小與進水口調節閥的角度相關，在水泵剛啟動時進水口調節閥角度為零位； 對采集的工作參數信號進行數據處理，以得到工作參數信號的最大輸出幅值a和幅值最大時的頻率f ; 以頻率f或者幅值a作為變量X的隸屬度函數，分別獲取所述頻率f和幅值a對各自論域上模糊子集的隸屬度； 利用頻率隸屬度和幅值隸屬度查詢預先設定的模糊控制表，獲得控制角度y對角度論域上模糊子集的隸屬度； 對控制角度I的隸屬度進行去模糊化處理，以得到相對應的控制角度I ; 將進水口調節閥角度調整為所述控制角度y。
2.根據權利要求1所述的調節方法，其特征在于，所述工作參數信號包括:出水壓力信號、出水流量信號、水管振動信號中的至少一項。
3.根據權利要求1所述的調節方法，其特征在于，所述以頻率f或者幅值a作為變量X的隸屬度函數，分別獲取所述頻率f和幅值a對各自論域上模糊子集的隸屬度的步驟包括: 將變量X的論域平均劃分為N個量化等級ki;并確定與所述N個量化等級Iii相對應的N個模糊子集Pi,其中N為大于I的自然數，i為自然數，1≤i≤N，其中變量X為頻率f或幅值a ； 利用變量X對N個模糊子集Pi的隸屬度函數Pi (X)，分別獲取所述頻率f和幅值a對各自論域上模糊子集的隸屬度。
4.根據權利要求3所述的調節方法，其特征在于，所述隸屬度函數為:
5.根據權利要求1所述的調節方法，其特征在于，所述以頻率f或者幅值a作為變量X的隸屬度函數，分別獲取所述頻率f和幅值a對各自論域上模糊子集的隸屬度的步驟之后，所述方法還包括: 將控制角度I的論域平均劃分為N個量化等級yi;并確定與量化等級Ji相對應的N個模糊子集，其中N為大于I的自然數，i為自然數，1 ≤i ≤ N0
6.根據權利要求5所述的調節方法，其特征在于，所述對控制角度y的隸屬度進行去模糊化處理，以得到相對應的控制角度I的步驟包括: 利用公式
7.—種離心水泵進口流場的調節裝置，其特征在于，包括信號采集單元、信號處理單元、模糊化單元、角度獲取單元、去模糊化單元和角度調整單元，其中: 信號采集單元，用于實時采集水泵出水口處的工作參數信號，其中所述工作參數信號的大小與進水口調節閥的角度相關，在水泵剛啟動時進水口調節閥角度為零位； 數據處理單元，用于對采集的工作參數信號進行數據處理，以得到工作參數信號的最大輸出幅值a和幅值最大時的頻率f ； 模糊化單元，用于以頻率f或者幅值a作為變量X的隸屬度函數，分別獲取所述頻率f和幅值a對各自論域上模糊子集的隸屬度； 角度獲取單元，用于利用頻率隸屬度和幅值隸屬度查詢預先設定的模糊控制表，獲得控制角度y對角度論域上模糊子集的隸屬度； 去模糊化單元，用于對控制角度y的隸屬度進行去模糊化處理，以得到相對應的控制角度y ; 角度調整單元，用于將進水口調節閥角度調整為所述控制角度y。
8.根據權利要求7所述的調節裝置，其特征在于，所述工作參數信號包括:出水壓力信號、出水流量信號、水管振動信號中的至少一項。
9.根據權利要求7所述的調節裝置，其特征在于，所述模糊化單元包括等級劃分模塊和隸屬度獲取模塊，其中: 等級劃分模塊，用于將變量X的論域平均劃分為N個量化等級ki;并確定與所述N個量化等級匕相對應的N個模糊子集Pi,其中N為大于I的自然數，i為自然數，1< i SN，其中變量X為頻率f或幅值a ； 利隸屬度獲取模塊，用于利用變量X對N個模糊子集Pi的隸屬度函數Pi (X)，分別獲取所述頻率f和幅值a對各自論域上模糊子集的隸屬度。
10.根據權利要求9所述的調節裝置，所述隸屬度函數為:
11.根據權利要求7所述的調節裝置，其特征在于，還包括角度等級確定單元，其中: 角度等級確定單元，用于將控制角度I的論域平均劃分為N個量化等級yi，并確定與量化等級Ji相對應的N個模糊子集，其中N為大于I的自然數，i為自然數，1^ i ^ N0
12.根據權利要求11所述的調節裝置，其特征在于，所述去模糊化單元利用公式
13.一種離心水泵進口流場的調節系統，其特征在于，包括進水口調節閥、進水管、離心水泵、出水管、以及如權利要求6-12中任意一項所述的離心水泵進口流場的調節裝置。
【文檔編號】F04D15/00GK103821734SQ201410067014
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】呂昌, 劉漢光, 鄭淑萍 申請人:徐工集團工程機械股份有限公司