《大型水泵機組壽命預測與改善研究》是依託揚州大學，由仇寶雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大型水泵機組壽命預測與改善研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：仇寶雲
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大型水泵機組為複雜機電系統，要在抗旱排澇和調水中充分發揮作用，可靠耐久性至關重要。但因影響因素多、機理複雜，導致壽命預測難、壽命短，影響功能發揮。 本項目遴選機組易損部件，確定失效模式和標準。從結構形式、材料性能、裝配質量、荷載特性、運行環境和維護方式等方面，分析部件壽命影響因素。通過對運行和試驗資料理論分析，建立單確定因素作用時部件破壞速率計算方法。確定各因素範圍和機率密度，計算單隨機因素作用時部件基於機率的破壞速率。建立數學模型，合成求解多隨機因素作用時部件基於機率的破壞速率，建立部件可靠度與時間的關係，合成求解多部件組成的典型水泵機組可靠度與時間的關係，用調研資料驗證一致，從而建立基於可靠度的壽命預測理論。研究確定機組壽命高貢獻率影響因素，針對更長的目標壽命，反問題求解模型，提出貢獻率因素的改善途徑和方法。 本項目能夠豐富壽命預測理論，延長複雜系統壽命，具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
大型水泵機組廣泛套用於抗旱排澇、長距離調水、城市供排水、艦船等工程。但因影響因素多、機理複雜，水泵機組可靠耐久性預測難、壽命短，影響功能發揮。 通過廣泛調研，遴選出機組關鍵易損部件，確定失效模式和標準。分析歸納影響可靠耐久性的因素，確定各影響因素的隨機變化範圍和機率密度。建立單確定因素作用時部件破壞速率計算方法，建立數學模型，合成求解多因素作用時部件可靠度和壽命，研究提出改善水泵機組可靠耐久性的途徑和方法。 關鍵易損部件: 水泵導軸承、葉輪葉片、電機定子、電機推力軸承；主要失效模式: 水泵導軸承磨損，葉片斷裂、汽蝕，電機定子絕緣老化和推力軸承燒損。確定各易損部件主要失效模式的失效判別標準。例如，考慮製造和安裝多個因素，確定葉片與外殼不相碰的導軸承最大單邊磨損量計算公式；確定葉片間隙汽蝕，以葉片間隙增大到葉輪直徑的0.25%、水泵效率下降5%為失效。 套用CFD方法，計算分析了水泵水潤滑導軸承和電機滑動推力軸承的潤滑與受力情況、葉頂間隙形式對漩渦空化的影響。提出了水泵葉片疲勞壽命、非金屬導軸承基於可靠度的壽命預測方法，提出了延長水泵葉片疲勞壽命的方法，結果與實際一致；計算了水泵葉片調節機構調節力與調角誤差。以減小調節力為目標，提出了基於水泵全運行工況的葉片軸位置最佳化方法，結果表明，平均調節力減小60%左右，平均調角誤差由0.15°減小到0.04°，分離推力軸承工作面壓力減小68%，壽命大大延長。考慮到大型水泵機組電機運行溫度多影響因素的不確定性，建立了電機溫升可靠度預測模型，預測了電機溫升可靠度；提出了電機基於可靠度的絕緣壽命預測方法。研發了高可靠度智慧型攔污清污成套設備，並套用於泵站。本項目能夠豐富可靠度與壽命預測理論，延長大型水泵機組等設備的壽命，具有重要的理論意義和套用價值。
