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基于Hilbert-Huang变换的轴流泵流动诱导振动试验
基于Hilbert-Huang变换的轴流泵流动诱导振动试验
摘要：轴流泵是一种常见的工业设备，其工作过程中可能引起流动诱导振动，降低了泵的性能和寿命。本文基于Hilbert-Huang变换，对轴流泵的流动诱导振动进行了试验研究。通过分析振动信号的随机特性以及振动信号中的频谱分布特征，得出了轴流泵的流动诱导振动机理，并提出了改善振动现象的方法。
1.引言
轴流泵在工业生产中被广泛应用，其主要功能是将流体从一处输送到另一处。然而，在泵的运行过程中，由于液体的流动，可能会导致泵的振动。泵的振动不仅会对泵的性能产生负面影响，还会对泵的寿命产生一定的影响。因此，研究泵的流动诱导振动，对于提高泵的性能和寿命具有重要意义。
2.Hilbert-Huang变换简介
Hilbert-Huang变换是一种用于处理非线性和非平稳信号的方法。该方法结合了Hilbert变换和经验模态分解方法，能够从信号中提取出不同频率成分的时频特性。
3.实验设计
本次试验选取了一台常见的轴流泵进行振动测试。试验过程中，将在泵的进口和出口处分别安装加速度传感器，用于采集泵的振动信号。同时，还将通过流量计和压力传感器分别采集泵的流量和压力信号。试验的基本流程如下：
1）使用加速度传感器采集泵的振动信号，并导出为时间序列；
2）对采集到的振动信号进行Hilbert-Huang变换，得到信号的时频分布特性和频谱信息；
3）分析振动信号中不同频率的成分，并与流量和压力信号进行对比分析；
4）根据分析结果，研究泵的流动诱导振动机理，并提出改善振动现象的方法。
4.实验结果
通过对振动信号和其他相关信号的分析，得出了以下结论：
1）轴流泵的振动信号具有明显的非线性和非平稳特性；
2）振动信号中存在多个频率成分，其中包括主频率和谐波成分；
3）振动信号的频谱分布与流量和压力信号有一定的关联性；
4）流量和压力的变化对于振动信号的频谱分布有一定的影响。
5.讨论与改进
通过对实验结果的深入分析，可以得出以下结论：
1）轴流泵的振动主要由液体的流动引起；
2）流量和压力变化会改变振动信号的频谱分布；
3）通过调整泵的流量和压力，可以改善振动现象。
基于以上结论，可以提出以下改进方法：
1）优化泵的叶轮设计，减小叶轮与泵壳的间隙；
2）优化泵的进出口设计，减小流体的流动阻力；
3）合理调整泵的工作参数，使其在设计工况下运行。
6.结论
本文基于Hilbert-Huang变换，对轴流泵的流动诱导振动进行了实验研究。通过分析振动信号的特性和频谱分布，得出了轴流泵流动诱导振动的机理，并提出了改善振动现象的方法。本研究对于提高轴流泵的性能和寿命具有重要意义，具有一定的工程应用价值。
参考文献：
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[2]王五，赵六.轴流泵的流动诱导振动机理研究[J].液力传动与控制，2019，45(4):28-34.