空化”被稱為水力機械的“癌癥”，是影響水泵使用壽命與性能的最關(guān)鍵因素之一。如今，這一世界性難題在江蘇大學(xué)迎刃而解！近日，江蘇大學(xué)“一種離心泵空化診斷的方法及其裝置”發(fā)明專利榮獲第二十一屆中國專利銀獎。該專利技術(shù)采用了電機定子電流診斷依據(jù)，能夠提前精準監(jiān)測水泵的空化狀態(tài)并發(fā)出警報，通過工況調(diào)節(jié)及時預(yù)防“空化”現(xiàn)象的發(fā)生。

袁壽其（左二）在研究水泵難題。

    “空化是液體流動的一種特有現(xiàn)象，五成以上泵的損壞都和空化有關(guān)。”該專利發(fā)明人之一、江蘇大學(xué)國家水泵及系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任袁壽其研究員介紹說，他們團隊一直致力于水泵運行狀態(tài)檢測和故障診斷研究，其中，空化問題就是團隊需要攻克的“疑難雜癥”之一。

    振動、超聲、噪聲是空化監(jiān)測的三種傳統(tǒng)方法，袁壽其團隊在研究過程中基于無傳感監(jiān)測技術(shù)，創(chuàng)新性地采用了電機定子電流診斷方法。“無傳感監(jiān)測技術(shù)在電機中使用較多，考慮到技術(shù)原理的相通性，我們把它應(yīng)用到水泵上，發(fā)現(xiàn)效果很不錯。”團隊研究人員駱寅介紹說，他們研發(fā)的電機電流傳感器設(shè)備成本低、性價比高，只要采用電機驅(qū)動的泵都可以采用該技術(shù)，“安裝也非常方便，最小的傳感器實現(xiàn)裝置甚至可以做到明信片大小。”

袁壽其團隊進行科技攻關(guān)。

    據(jù)了解，在復(fù)雜工況中，“空化”造成的劇烈不穩(wěn)定流動及其水機電耦合作用，導(dǎo)致振動、壓力脈動等傳統(tǒng)監(jiān)測信號容易受到外界信號干擾，有效信息提取困難，而袁壽其團隊建立的多維度評價指標分析體系，有效提高了空化監(jiān)測精度，這也是研究過程中最難的一關(guān)。“空化”發(fā)生時，泵運行產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩也會不一樣，在這種扭轉(zhuǎn)力矩的作用下轉(zhuǎn)子軸系會產(chǎn)生不同的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)，這種扭轉(zhuǎn)響應(yīng)能夠在電機電流信號中直接反映出來。

    “這種信號盡管純凈，但是有用的信號非常微弱，難就難在怎樣把微弱的有用信息提取出來？”駱寅介紹，他們團隊經(jīng)過四年多的試驗和理論驗證，建立了多維度評價指標分析體系，找到了空化下水力轉(zhuǎn)矩特征及其經(jīng)過泵轉(zhuǎn)子軸系后響應(yīng)特性，在此基礎(chǔ)上依據(jù)電機輸出信號來實現(xiàn)空化診斷的精準性。

    正是因為電機電流傳感器安裝更加簡單、抗干擾能力更強、成本更低，江蘇大學(xué)該發(fā)明專利的應(yīng)用在企業(yè)中獲得一致好評。目前，該專利技術(shù)已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)化成套裝備，成功應(yīng)用于浙江利歐、山東雙輪、江蘇泰豐等國內(nèi)龍頭泵企業(yè)，近兩年銷售專利技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品63萬臺，市場占有率達60%以上，為企業(yè)新增銷售125億元。

    袁壽其告訴記者，除了環(huán)保與工業(yè)流程領(lǐng)域，該專利技術(shù)還適用于汽車領(lǐng)域、能源領(lǐng)域、航天領(lǐng)域、海洋工程、水利工程等對泵空化性能要求高的領(lǐng)域。目前，他們團隊已經(jīng)圍繞核心專利構(gòu)建了系列專利組合，形成了覆蓋空化試驗測試技術(shù)、空化性能優(yōu)化技術(shù)、空化預(yù)測及利用技術(shù)、運行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的專利池，還將進一步完善對泵工況運行狀態(tài)的診斷技術(shù)，提升泵產(chǎn)品在國際市場的核心競爭力。