【摘 要】
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凸轮转子泵送系统主要由凸轮转子泵、三相异步电机、进出口管道、变频器等组成,可以输送各种高粘度、腐蚀性、含固态颗粒的介质,广泛应用于食品和饮料、制药、化学、纸浆和造纸等行业。凸轮转子泵流体输送系统具有非线性、强耦合等特点,且系统和各部分元件的模型很复杂,甚至难以获得解析解。在机电液变工况状态下,输出流量是衡量凸轮转子泵送系统排放性能的重要指标,其与泵本身的结构和工况参数紧密相关,如泵径向间隙(机)、
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凸轮转子泵送系统主要由凸轮转子泵、三相异步电机、进出口管道、变频器等组成,可以输送各种高粘度、腐蚀性、含固态颗粒的介质,广泛应用于食品和饮料、制药、化学、纸浆和造纸等行业。凸轮转子泵流体输送系统具有非线性、强耦合等特点,且系统和各部分元件的模型很复杂,甚至难以获得解析解。在机电液变工况状态下,输出流量是衡量凸轮转子泵送系统排放性能的重要指标,其与泵本身的结构和工况参数紧密相关,如泵径向间隙(机)、电机转速(电)、流体浓度(液)、泵进出口压差(液)。当前,大多数的研究多关注机电液单一因素改变对转子泵性能所带来的影响,未能充分解释机电液多因素泵送系统的变工况下的凸轮转子泵性能变化规律。机电液复杂工况及流体的物性参数对泵输出流量影响规律尚不完全明确,完整阐述这些因素对泵输出流量性能的影响对于转子泵的优化设计、智能制造及泵送系统的安全监控和故障诊断具有重要意义。本文以三叶凸轮转子泵为研究对象,在三维建模的基础上,给出泵径向间隙、电机转速、流体浓度、泵进出口压差四个影响因素的变化范围,采用计算流体力学模型进行参数化研究,分析在单因素、多因素影响下的变化规律。结果表明:泵径向间隙、电机转速、流体浓度、泵进出口压差对泵输出流量存在相互促进或抑制作用。且在多因素变量作用下,泵输出流量变化规律愈发呈现复杂性和多样性。传统的建模方法已经无法准确描述复杂的泵送系统特性,不能有效地揭示系统的内在规律。本文采用多层感知机网络构建了凸轮转子泵送变频调速系统流量特性模型,通过一定量的仿真数据就能准确预测转子泵的流量性能,从而解决了多因素作用下泵送系统建模的难题。以上工作,为进一步研究泵送系统的智能控制、故障诊断及转子泵的优化设计奠定了基础。
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