离心泵偏离设计工况运行时,内部流动会趋于不稳定,导致效率下降,能耗上升,磨损加剧,严重时甚至会引发安全事故。因此,及时准确地诊断离心泵工况,很大程度上保障了离心泵运行的高效性和安全性。传统的离心泵工况诊断方法,传感器安装不便,诊断成本较高,实际应用困难。无传感器技术是一种将感应电机视为转矩传感器,从电机输入侧电信号中提取设备运行信息的技术。该技术无需使用传统的侵入式诊断设备,对诊断对象的外部结构友好,诊断成本相对低廉且诊断结果较为可靠。因此,本文对通过无传感器技术诊断离心泵工况的机理进行了研究,提出了基于电机定子电流指标诊断离心泵工况的方法,并研发了相应的离心泵工况诊断系统。本文的研究内容和创新点如下:(1)针对离心泵驱动电机电流、磁通、转矩关系复杂的问题,本文通过建立电机模型,分解定子电流等手段对离心泵负载转矩波动特征在电机轴系上的传递规律进行了研究。并首次通过电机负载转矩瞬变模拟试验对负载转矩波动在电机定子电流上的响应特性进行了分析。结果表明,电机负载转矩波动的特征频率会通过电机定转子间的电磁耦合作用与电网工频频率进行调制,调制形成的频率分量会以边带的形式出现在定子电流频谱中。当负载转矩波动幅度增强时,边带的幅值也会随之变大。(2)针对离心泵工况诊断技术诊断方法复杂,故障诊断应用较多而在反映离心泵内部流动状态上研究不足的问题,本文基于离心泵全流量偏工况模拟试验和空化特性试验,结合对不同工况下离心泵内流特性的分析,建立了计算相对简单的离心泵驱动电机定子电流均方根指标、脉冲因子指标、峭度系数指标、总谐波失真指标、信噪比指标、信纳比指标以反映离心泵工况的变化趋势。研究结果表明,电流均方根指标与机组轴功率随流量变化的趋势类似,能够反映离心泵负载的变化;电流脉冲因子指标与峭度系数指标能够有效识别离心泵的高效运行区域;电流总谐波失真指标、信噪比指标、信纳比指标能够对离心泵的偏工况状态及不同阶段的空化状态做出及时响应。(3)针对无传感器离心泵工况诊断技术在嵌入式设备上应用较少的问题,本文基于已建立的诊断指标,研发了无传感器离心泵工况诊断系统。在硬件上,本文对系统进行了功能分配和模块化架构。在软件上,本文详细梳理了系统的工作逻辑,并编写了相应的功能实现程序。样机实测结果表明,系统对各诊断指标的计算误差均在1.8%以内。