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    技術文章  

    渦街流量計信號與管道振動信號特征聯系的試驗分析


    發布日期:2021-05-27 點擊:27次
      振動干擾是最主要的干擾成分之一.若要將各信號成分特征一--進行分離,目前最常用及成熟的方法就是頻譜分析.在離線頻譜分析中,可以依據人腦的判斷來有效地區別振動噪聲和渦街流量計信號的頻率、能量分布的不同.然而在實際工程應用中,若噪聲能量大于信號能量,則在線的頻譜分析雖然可以分辨出能量的峰值,但無法有效區分能量的峰值是信號的還是干擾的,因此可能會跟蹤了錯誤的振動干擾噪聲.
    本研究對不同流速和泵頻率組合下的渦街流量信號進行了數據采集和頻譜分析,其中水泵采用格蘭富AP12.40單級潛水泵,分別調節流速約0.209,0.403,0.611,0.797m/s.控制水流速的大小,在每一開度下,再分別設置水泵工作頻率為25,30,35,40Hz,以輸人不同的振動干擾信號,如圖2所示.可見當流速小時噪聲能量接近甚至大于實際信號能量,在線的頻譜分析很難判斷..
    渦街流量計信號典型頻譜分析圖
    考慮到管道的振動是振動干擾最直接的物理響應,當手觸摸管道時,明顯可以覺察到管道有規律地振顫.基于以上分析,結合振動測量知識,本研究認為可以嘗試引人加速度傳感器來采集管道振動的信號[910.
    試驗中,加速度傳感器的選取較為重要.本研究加速度傳感器試驗選擇了美國ADI公司的ADXL202,這是-種低成本、低功耗、功能完普的雙軸加速度傳感器,其測量范圍為+2g.
    本試驗使用A/D數據采集卡,將ADXL202的模擬輸出信號轉換為數字信號送人PC機進行處理,基于Labwindows/cvi測控平臺的PC機能夠方便地實現數據采集.
    試驗工作狀態:分別調節流速約為0,0.209,0.403,0.611,0.797m/s,控制水流速的大小,并在每--開度下,再分別設置水泵工作頻率為25,30,35,40Hz.加速度傳感器的模擬輸出信號輸人到PC機的A/D采集卡,采樣頻率1000Hz.對不同流速和泵頻率組合下的管道振動信號進行數據采集和頻譜分析.圖3為所有組合下,采樣得到的管道振動加速度信號的典型時域波形圖.圖中橫坐標為采樣的點數,共1024點;縱坐標為相對于Og標定值的差值,縱坐標基準值0對應了0g的標定值.圖4所示為對應的管道振動信號的典型頻譜圖.

    為了驗證所采集振動信號是否具有重復性,本研究對每種工況下組合的管道振動信號分別進行了3次重復采樣,每次1024點,采樣頻率1000Hz.表2是各次數據分析得到的頻率值.
    由表2的數據可以看出,管道振動的數據頻譜分析得到的振動頻率值重復性很高.

    對表2的
    渦街流量計重復性數據計算平均值,并由平均值畫出了流速、泵頻率和管道振動頻率的關系曲線,如圖5所示.分析結果表明,不論試驗裝置工況如何,管道振動信號的頻率和能量只與泵工作頻率相關,泵頻率越大,則振動信號的頻率和能量越大.

     

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