離心泵負(fù)載下的電機(jī)定子電流特性研究*

龔 波， 袁壽其， 駱 寅， 韓岳江， 董 健

(江蘇大學(xué)國家水泵及系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心 鎮(zhèn)江,212013)

引 言

離心泵被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中，監(jiān)測離心泵運(yùn)行狀態(tài)，保證離心泵的安全可靠運(yùn)行一直是眾多學(xué)者研究的焦點(diǎn)。陳長盛等[1]研究了利用了振動信號來監(jiān)測離心泵運(yùn)行狀態(tài)。Pavesi等[2]利用壓力脈動信號來監(jiān)測離心泵內(nèi)部不穩(wěn)定流動。這些方法使用的傳感器普遍成本高、安裝難度大；使用的數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析系統(tǒng)一般較復(fù)雜，信號采集容易受到干擾，結(jié)構(gòu)可靠性較低[3]。

基于電機(jī)定子電流的監(jiān)測技術(shù)興起于20世紀(jì)70年代，其原理是將感應(yīng)電動機(jī)作為轉(zhuǎn)矩傳感器，通過監(jiān)測電機(jī)定子電流信號來監(jiān)測電機(jī)負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)。國內(nèi)多用此技術(shù)來診斷電機(jī)本體的機(jī)械部件的故障，而鮮有將其運(yùn)用于離心泵狀態(tài)監(jiān)測上。

由電機(jī)驅(qū)動的離心泵在運(yùn)行過程中，葉輪葉片會受到輸送介質(zhì)的反作用力[4]，形成水力負(fù)載轉(zhuǎn)矩。水力負(fù)載轉(zhuǎn)矩在軸上傳遞，最終傳遞到電機(jī)轉(zhuǎn)子軸端，并在電機(jī)的定子電流上形成響應(yīng)，因此監(jiān)測和分析電機(jī)定子電流即可實(shí)現(xiàn)離心泵的狀態(tài)監(jiān)測。Siegler等[5]就將這種監(jiān)測方法應(yīng)用于海水淡化泵葉輪腐蝕程度的監(jiān)測上，其準(zhǔn)確率高達(dá)90%。此后，美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(oak ridge national laboratory，簡稱ORNL)對此方法進(jìn)行了深入研究，ORNL主要是利用電機(jī)定子電流監(jiān)測法診斷泵部件的結(jié)構(gòu)故障。Casada[6]研究了離心泵各工況下轉(zhuǎn)子不對中時(shí)的定子電流和瞬時(shí)功率的時(shí)頻特征。Ahonen等[7-8]建立了一種通過變頻器來實(shí)現(xiàn)離心泵運(yùn)行工況監(jiān)測的方法，通過從變頻器中讀出當(dāng)前電流值和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)已知的泵特性，計(jì)算出當(dāng)前泵的運(yùn)行工況。

相比于振動信號監(jiān)測法[9]和壓力脈動監(jiān)測法等，利用電機(jī)定子電流信號分析(motor current signature analysis，簡稱MCSA)方法監(jiān)測離心泵運(yùn)行狀態(tài)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①非接觸式測量,無需直接在監(jiān)測設(shè)備上安裝傳感器；②采集的信息集成度高，電機(jī)及其負(fù)載的幾乎全部信息都通過電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組間的氣隙磁場變化反映在定子電流中；③能用于振動噪聲分析法等不能應(yīng)用的場合，如潛水泵等[10]。

在離心泵與電機(jī)組成的系統(tǒng)中，當(dāng)前關(guān)于定子電流的研究工作集中于故障特征頻率的提取和故障信號能量變化的計(jì)算[11]，卻很少有關(guān)于離心泵運(yùn)行在多工況下電機(jī)定子電流信號特征的研究。文中以IS-65-50-160型單級單吸離心泵和Y160M-2 B3型電機(jī)組成的系統(tǒng)為對象，研究離心泵不同工況下的電機(jī)定子電流特性，從定子電流中提取與離心泵運(yùn)行相關(guān)的信息，為實(shí)現(xiàn)用定子電流監(jiān)測離心泵運(yùn)行和分析離心泵內(nèi)部流動狀態(tài)提供參考。

1 數(shù)值模擬與理論分析

在水泵中，轉(zhuǎn)子軸系上的葉輪葉片會受到輸送流體介質(zhì)的反作用力，產(chǎn)生反向扭轉(zhuǎn)力矩。泵在不同工況、流態(tài)下運(yùn)行會產(chǎn)生不同的扭轉(zhuǎn)力矩[12-14]。扭轉(zhuǎn)力矩經(jīng)過轉(zhuǎn)子軸系傳遞后會在電機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)響應(yīng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子之間存在磁耦合現(xiàn)象，可以通過提取、分析電機(jī)定子電流來分析離心泵運(yùn)行工況。如圖1所示，若能獲得不同流態(tài)下水力負(fù)載轉(zhuǎn)矩特征及其經(jīng)過泵轉(zhuǎn)子軸系傳遞后的在電機(jī)定子電流中響應(yīng)特性，就可依據(jù)電機(jī)輸出信號實(shí)現(xiàn)流態(tài)診斷。因此基于計(jì)算流體動力學(xué)(computational fluid dynamics，簡稱CFD)技術(shù)模擬了不同工況下的離心泵水力負(fù)載轉(zhuǎn)矩特征，通過理論分析電機(jī)定子電流與離心泵負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，并用試驗(yàn)提取了離心泵不同運(yùn)行狀態(tài)下電機(jī)定子電流的特征。

圖1 基于電機(jī)電流信號監(jiān)測泵狀態(tài)原理Fig.1 Condition monitoring principle of pump based on MCSA

1.1 離心泵非定常水力負(fù)載矩分析

文中選用IS-65-50-160型單級單吸離心泵的設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)流量Qd為50 m3/h，揚(yáng)程為37 m，轉(zhuǎn)速為2 900 r/min，比轉(zhuǎn)速為81.5，葉片數(shù)為6。對離心泵進(jìn)行3維建模，對過流部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，所有網(wǎng)格均為6面體網(wǎng)格，網(wǎng)格質(zhì)量均滿足非定常計(jì)算要求，并對網(wǎng)格無關(guān)性進(jìn)行了驗(yàn)證，最終確定全流場網(wǎng)格總數(shù)為2 926 876。圖2為離心泵流道網(wǎng)格劃分圖。對全流場進(jìn)行模擬計(jì)算,可獲得離心泵在各個(gè)工況點(diǎn)下的水力矩特征。圖3為不同工況下的水力矩時(shí)域圖。可見，在不同工況下水力矩均成周期性變化，且水力矩整體值隨流量Q增大而增大。水力矩的脈動分量強(qiáng)度隨運(yùn)行工況點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)的距離增大而增大，水力矩脈動分量強(qiáng)度的RMS值如圖4所示。

圖2 離心泵流道網(wǎng)格劃分圖Fig.2 Mesh of model pump flow field

圖3 不同工況下的水力矩時(shí)域圖Fig.3 Time domain of hydraulic moment fluctuation under different operating conditions

圖4 不同工況下的離心泵水力矩脈動的RMS值Fig.4 RMS of hydraulic moment under different operating conditions

對水力矩時(shí)域信號進(jìn)行快速傅里葉變換(fast Fourier transform，簡稱FFT)得到水力矩脈動分量的頻譜圖。在水力矩頻譜圖中，葉頻分量f2在水力矩脈動強(qiáng)度變化中居于主導(dǎo)地位，如圖5所示，其中:f2為葉頻;f為頻率變量。

圖5 不同工況下離心泵水力矩脈動分量頻譜圖Fig.5 Frequency domain of hydraulic moment fluctuation under different operating conditions

水力矩經(jīng)過轉(zhuǎn)子軸系傳遞后會在離心泵軸端產(chǎn)生對應(yīng)的扭矩響應(yīng)，并最終作為負(fù)載施加到電機(jī)上。通過水-機(jī)-電的聯(lián)合仿真，即通過Fluent進(jìn)行水力矩非定常計(jì)算，通過Workbench進(jìn)行軸系扭矩的提取，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行水力矩到電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的辨識，通過Simulink進(jìn)行電機(jī)建模，并用Fluent中的自定義函數(shù)功能(user defined function，簡稱UDF)與Matlab腳本文件的編寫實(shí)現(xiàn)Fluent與Simulink的數(shù)據(jù)傳遞，水力矩與軸端矩在穩(wěn)態(tài)時(shí)相等，在瞬態(tài)時(shí)相關(guān)性也極高，總體上可視為相等[15]。湍流、邊界層旋渦脫落等不穩(wěn)定流動現(xiàn)象及不平衡的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量等機(jī)械因素也會一定程度上造成軸端扭矩的波動，但這些比水力矩脈動作用要小很多。

1.2 交流感應(yīng)電動機(jī)數(shù)學(xué)模型

交流感應(yīng)電動機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型[16]可以表示為

(1)

其中:第1個(gè)式子是傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式，Te,TL，J，pn，ω分別為電磁轉(zhuǎn)矩、離心泵負(fù)載引起的軸端扭矩、機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量、電機(jī)極對數(shù)及旋轉(zhuǎn)角速度。

由第1個(gè)式子可見，TL存在擾動時(shí)會引起ω發(fā)生變化。第2個(gè)式子為電機(jī)電壓平衡方程。式中u,R,i,L分別為電機(jī)定子電壓、電阻、電流和電感參數(shù)，θ為機(jī)械扭轉(zhuǎn)角。式中的第2項(xiàng)和第3項(xiàng)為電磁感應(yīng)電動勢，Ldi/dt是由于電流變化引起的感應(yīng)電動勢，ωidL/dθ為轉(zhuǎn)子和定子之間的相對位置變化引起的感應(yīng)電動勢。

由于電網(wǎng)容量較大，u可視為不隨負(fù)荷變化。結(jié)合轉(zhuǎn)矩平衡方程可知，當(dāng)軸端扭矩TL存在擾動時(shí)會導(dǎo)致ω變化，會導(dǎo)致i發(fā)生變化，i的改變最終會改變Te，從而形成新的轉(zhuǎn)矩平衡。

可以看出，電流、磁通、扭矩之間的關(guān)系較復(fù)雜，不能直接由電流的變化情況反映扭矩波動情況。在此采用M-T坐標(biāo)變換[17]法將問題簡化得到各向電流與產(chǎn)生Te的電流分量isT和產(chǎn)生恒定的有效磁通的勵(lì)磁電流分量isM的關(guān)系。

(2)

簡化后的電磁扭矩、磁場、電流的關(guān)系可用下式表示

(3)

其中:P為電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)；λs為定子磁通，與電機(jī)輸入電壓、電機(jī)結(jié)構(gòu)和負(fù)載相關(guān)，在泵與電機(jī)組成的系統(tǒng)中離心泵可視為穩(wěn)定負(fù)載，擾動轉(zhuǎn)矩對電流的影響很小，所以λs可視為常數(shù)。

因此，可認(rèn)為Te與其電流分量isT線性相關(guān)。由此可見，雖然isT不能直接測量，但通過坐標(biāo)變換，isM，isT與相電流之間有著定量關(guān)系，因此電磁轉(zhuǎn)矩可以間接反映在定子電流中。

假設(shè)轉(zhuǎn)軸扭矩的擾動頻率是f0，則感應(yīng)電動機(jī)的氣隙扭矩T包括平均轉(zhuǎn)矩T0和軸轉(zhuǎn)矩波動T1之和

T=T0+T1cos(2πf0t+φ)

(4)

其中：φ為電機(jī)轉(zhuǎn)軸可能產(chǎn)生的扭振相位。

定子電流由isM和isT組成。isM和isT可分解為平均部分和波動部分

Is M=Is M0+As Msin(2πf0t+φM)

(5)

IsT=IsT0+AsTsin(2πf0t+φT)

(6)

因此,各相電流可分解成isM和isT的組成形式，如A相

Is a=Is Msin(2πfet)+IsTcos(2πfet)

(7)

化簡可得

(8)

其中:IsM0=I0cosφ0;IsT0=I0sinφ0;φ0=tan-1(IsT0/IsM0)

由式(8)可看出，扭矩的波動頻率f0會對電網(wǎng)工頻形成調(diào)制；定子電流主要由平均電流分量和波動電流分量組成，平均電流對應(yīng)的頻率為fe，波動電流在f0-fe和f0+fe處會有對應(yīng)的分量，且f0-fe處的幅值要大于f0+fe處。由前面分析知水力矩與軸端扭矩可認(rèn)為近似相等，水力矩脈動是造成軸端扭矩波動的最主要原因，因此水力矩脈動的頻率對應(yīng)的為軸端扭矩的波動頻率f0，以調(diào)制的方式反應(yīng)在定子電流信號中。

其他因素，如湍流、邊界層旋渦脫落等不穩(wěn)定流動現(xiàn)象以及不平衡的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量等機(jī)械因素，也會一定程度上導(dǎo)致扭矩的波動，但是其影響會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水力矩的影響，并最終也反映在定子電流諧波中。

仔蝦期餌料投喂用配合飼料（蝦片）與大鹵蟲輪投，每2～3h一次，并隨時(shí)觀察仔蝦胃腸飽滿情況適時(shí)加以調(diào)整，以滿足仔蝦攝食量的要求。此階段水溫控制在25～26℃，出池前5d逐漸將水溫降至自然溫。日換水量為1/2左右，換水網(wǎng)箱網(wǎng)目為40目。充氣量呈翻騰狀，以防止餌料沉積，敗壞水質(zhì)。適度保持水中大鹵蟲數(shù)量（每升水1～2個(gè)），避免仔蝦期出現(xiàn)殘食現(xiàn)象。

2 試驗(yàn)與數(shù)據(jù)采集

在江蘇大學(xué)國家水泵及系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心實(shí)驗(yàn)室的閉式試驗(yàn)臺上對離心泵進(jìn)行測試。試驗(yàn)裝置由儲水罐、真空泵、進(jìn)出水管閥、電機(jī)、測試泵、渦輪流量計(jì)、壓力傳感器、扭矩儀、軸編碼器、直流穩(wěn)壓電源等組成。試驗(yàn)裝置示意圖如圖6所示，裝置現(xiàn)場布置圖如圖7所示。試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)有流量、進(jìn)、出口壓力等，采集頻率為10 kHz。其中渦輪流量計(jì)安裝在排出管路上，基本誤差限為；進(jìn)口閥門為手動式蝶閥，出口閥門為電動閥門，閥門控制器的精度可達(dá)0.1%；進(jìn)出口壓力傳感器均為WIKA S-10型，精度為0.25%，安裝在進(jìn)口法蘭上游和出口法蘭下游2倍的管徑處；采集的數(shù)據(jù)通過采集板卡NI-USB6343傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)行的控制；通過霍爾傳感器測得電機(jī)定子電流。

圖6 試驗(yàn)裝置示意圖Fig.6 Schematic of experimental rig

圖7 試驗(yàn)臺Fig.7 The test platform

整個(gè)測試系統(tǒng)是基于NI公司的虛擬儀器技術(shù)，結(jié)合了PXI系統(tǒng)和多功能動態(tài)數(shù)據(jù)采集卡組成的硬件測試系統(tǒng)與由LabVIEW開發(fā)的軟件系統(tǒng)，最終形成的一套自動采集數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。其測試原理如圖8所示。

圖8 測試原理Fig.8 The principle of test system

通過調(diào)節(jié)出口電動閥門來改變離心泵運(yùn)行工況，調(diào)節(jié)閥門后靜待2 min至工況穩(wěn)定，開始記錄采集到的數(shù)據(jù)，采樣頻率為10 kHz，連續(xù)采集10 s并保存。再次調(diào)節(jié)閥門，重復(fù)上述操作。直至采集到0.1Qd, 0.2Qd,0.3Qd, 0.4Qd, 0.5Qd, 0.6Qd, 0.7Qd, 0.8Qd, 0.9Qd, 1.0Qd, 1.1Qd, 1.2Qd和1.3Qd工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)束試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與信號預(yù)處理

為了使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加可靠，對每個(gè)工況點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)持續(xù)采集10 s，取10 s內(nèi)的平均值，計(jì)算得到相關(guān)的揚(yáng)程功率等。根據(jù)3次外特性試驗(yàn)中采集到的數(shù)據(jù)繪制該泵的外特性曲線，如圖9所示。

圖9 測試泵外特性曲線Fig.9 Performance characteristics of the test pump

從圖9中可以看出,3次試驗(yàn)曲線基本一致，可見試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性較高。由揚(yáng)程特性曲線看出，該泵的揚(yáng)程性能曲線存在著駝峰現(xiàn)象，當(dāng)流量在0～20 m3/h時(shí)，揚(yáng)程隨流量的增加呈小幅增加趨勢，當(dāng)流量大于20 m3/h時(shí)揚(yáng)程隨流量增加呈下降趨勢。小流量(0～20 m3/h)下離心泵內(nèi)部流動不穩(wěn)定，流動損失較大，此時(shí)離心泵內(nèi)部流體的流動不穩(wěn)定可能會使得泵產(chǎn)生較大振動，也會造成泵軸上扭矩的波動，產(chǎn)生更多的諧波。由效率曲線可以看出，當(dāng)離心泵運(yùn)行在設(shè)計(jì)工況附近時(shí)效率較高，因?yàn)楫?dāng)離心泵運(yùn)行在設(shè)計(jì)工況附近時(shí)流動更穩(wěn)定，水力損失較??；當(dāng)離心泵運(yùn)行偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，因?yàn)殡x心泵偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)水力損失較大，導(dǎo)致效率降低。

3.1 定子電流信號時(shí)域分析

定子電流的時(shí)域圖如圖10所示。由圖10可知，定子電流總體上符合正弦交流信號特征,頻率為與電網(wǎng)工頻相同的50 Hz,可見電網(wǎng)工頻信號在定子電流中占據(jù)著主導(dǎo)地位，而離心泵負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動導(dǎo)致的定子電流波動則較弱。對比標(biāo)準(zhǔn)工況下的電機(jī)定子電流信號與電源電流發(fā)現(xiàn)，其與電源電流正弦交流信號波形有些許偏差，這種偏差可能與離心泵負(fù)載有關(guān)。定子電流信號的平均大小隨著離心泵運(yùn)行工況而改變，可采用RMS來衡量定子電流的平均大小。定子電流的均方根隨流量的變化趨勢如圖11所示。

圖10 設(shè)計(jì)工況下的定子電流時(shí)域信號Fig.10 Stator current time domain signal at the design point

圖11 定子電流和水力矩隨流量變化圖Fig.11 Stator current value and hydraulic torque versus operation point

從圖11中可見，定子電流與離心泵水力矩隨運(yùn)行工況變化的規(guī)律相似，這主要是因?yàn)榱髁康脑龃罅黧w對葉片的反作用增大導(dǎo)致水力矩增大，水力矩增大使得軸端扭矩增大，電機(jī)的輸出功率增大，反應(yīng)在定子電流中為定子電流的增大。因此，定子電流在一定程度上可作為運(yùn)行工況監(jiān)測的參考指標(biāo)。

3.2 定子電流信號的頻域分析

圖12 設(shè)計(jì)工況下定子電流頻譜圖Fig.12 Frequency characteristic component of the stator current at the design point

3.2.1 定子電流信號的預(yù)處理

為了更好地比較不同工況下的定子電流特征，將定子電流按照式(9)作歸一化處理，以便在相同的幅值區(qū)間內(nèi)比較不同工況下的定子電流特征。

I1=(I-Imin)/(Imax-Imin)

(9)

奇異值分解法(singular value decomposition,簡稱SVD)[18]是一種消除電網(wǎng)工頻干擾獲得弱信號的有效方法。SVD是一種起源于線性代數(shù)的矩陣分解法，其基本原理在于通過SVD處理后信號中的特征成分被分解到不同的正交子空間，在定子電流中，電網(wǎng)工頻在定子電流信號中占據(jù)著主分量地位，因此電網(wǎng)工頻會被分解到第1主分量對應(yīng)的相空間中，這樣就可以剔除電網(wǎng)工頻對應(yīng)的電流分量。

奇異值分解法首先需將一組離散的定子電流信號重構(gòu)成一個(gè)N×M的矩陣A，其中M為一個(gè)周期的信號長度[19]。

(10)

然后，將矩陣A分解成U,Λ,V相乘的形式[10]

(11)

取U中第1列u1，Λ中第1個(gè)元素σ1，V的第1列v1轉(zhuǎn)置相乘構(gòu)成矩陣，即為基頻對應(yīng)的奇異矩陣

(12)

圖13 消除電網(wǎng)工頻后設(shè)計(jì)流量下定子電流頻譜圖Fig.13 Current spectrum after elimination of power frequency at the design point

對比圖12,13可知，經(jīng)過SVD處理后，50 Hz軸頻是主要頻率，之前被淹沒在電網(wǎng)電流信息中的與離心泵運(yùn)行狀況相關(guān)的弱信號開始顯現(xiàn)出來，信噪比得以提升。

3.2.2 諧波分析

軸端扭矩的波動會以諧波的形式反映在電機(jī)定子電流中[20]?？傊C波失真(total harmonic distortion,簡稱THD)是指所有高次諧波幅值均方根與基頻幅值之比。THD反映的是諧波成分的大小,高的諧波失真值意味著高次諧波成分越多，扭矩波動愈強(qiáng)烈，因此計(jì)算定子電流的總諧波失真值可用來判斷扭矩波動情況，進(jìn)而反映泵內(nèi)的流動狀態(tài)的穩(wěn)定性。

運(yùn)用LabVIEW程序測得SVD處理后的定子電流，得到處理后的定子電流的總諧波失真。各工況下的總諧波失真值如圖14所示。

圖14 消除電網(wǎng)工頻后不同工況下定子電流THD值Fig.14 THD of the current at the operation point after elimination of power frequency

結(jié)合圖4、圖9及圖14分析可知，當(dāng)離心泵運(yùn)行在小流量(0～20 m3/h)時(shí)，離心泵運(yùn)行效率低，揚(yáng)程隨著流量的增加而增加，此時(shí)對應(yīng)的定子電流的THD較大。小流量時(shí)離心泵內(nèi)部流動的不穩(wěn)定性較強(qiáng)，水力矩脈動也較大，導(dǎo)致了軸端扭矩的波動較為強(qiáng)烈，反映在定子電流中為THD較大，但是小流量時(shí)THD隨流量變化不敏感。隨著流量從20 m3/h增加到設(shè)計(jì)流量附近時(shí)，定子電流的THD減小，因?yàn)殡S著流量的增加水力矩脈動減弱，泵內(nèi)部流動趨于穩(wěn)定。當(dāng)離心泵運(yùn)行在高效區(qū)(45～55 m3/h)，水力矩脈動較弱，泵內(nèi)部流動較為穩(wěn)定，定子電流THD較低?？梢?，定子電流的總諧波失真在一定程度上可以反映離心泵內(nèi)部流動的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

基于CFD數(shù)值模擬和理論分析了不同工況下離心泵的水力負(fù)載轉(zhuǎn)矩特征及其在電機(jī)定子電流上的響應(yīng)。搭建了試驗(yàn)臺，借助于霍爾電流傳感器及虛擬儀器技術(shù),測得離心泵在不同運(yùn)行工況下電機(jī)定子電流并對其特征進(jìn)行了分析。離心泵運(yùn)行狀態(tài)改變會引起水力負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，最終通過轉(zhuǎn)子軸系傳遞到電機(jī)定子電流中。分析定子電流特征可實(shí)現(xiàn)離心泵運(yùn)行工況的監(jiān)測。定子電流均方根與離心泵水力矩隨著流量的變化有著相似的變化趨勢，可用定子電流均方根實(shí)現(xiàn)工況監(jiān)測。水力矩脈動的頻率和強(qiáng)度會以信號調(diào)制的方式反映在定子電流中。通過SVD分解可實(shí)現(xiàn)消除電網(wǎng)工頻提取弱信號的目的。消除電網(wǎng)工頻后的定子電流THD值可為離心泵運(yùn)行工況和內(nèi)部流動狀態(tài)識別提供參考依據(jù)。