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鍵因素之一。如今，這一世界性難題在江蘇大學迎刃而解！近日，江蘇大學“一種離心泵空化診斷的方法及其裝置”發明專利榮獲第二十一屆中國專利銀獎。該專利技術采用了電機定子電流診斷依據，能夠提前精準監測水泵的空化狀態并發出警報，通過工況調節及時預防“空化”現象的發生。

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象，五成以上泵的損壞都和空化有關。”該專利發明人之一、江蘇大學國家水泵及系統工程技術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、噪聲是空化監測的三種傳統方法，袁壽其團隊在研究過程中基于無傳感監測技術，創新性地采用了電機定子電流診斷方法。“無傳感監測技術在電機中使用較多，考慮到技術原理的相通性，我們把它應用到水泵上，發現效果很不錯。”團隊研究人員駱寅介紹說，他們研發的電機電流傳感器設備成本低、性價比高，只要采用電機驅動的泵都可以采用該技術，“安裝也非常方便，最小的傳感器實現裝置甚至可以做到明信片大小。”

袁壽其團隊進行科技攻關。

    據了解，在復雜工況中，“空化”造成的劇烈不穩定流動及其水機電耦合作用，導致振動、壓力脈動等傳統監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，有效提高了空化監測精度，這也是研究過程中最難的一關。“空化”發生時，泵運行產生的扭轉力矩也會不一樣，在這種扭轉力矩的作用下轉子軸系會產生不同的扭轉響應，這種扭轉響應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矩特征及其經過泵轉子軸系后響應特性，在此基礎上依據電機輸出信號來實現空化診斷的精準性。

    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，江蘇大學該發明專利的應用在企業中獲得一致好評。目前，該專利技術已經形成了產業化成套裝備，成功應用于浙江利歐、山東雙輪、江蘇泰豐等國內龍頭泵企業，近兩年銷售專利技術相關產品63萬臺，市場占有率達60%以上，為企業新增銷售125億元。

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