扭矩和转速是离心泵最重要的两个运行参数,它们是相互联系相互影响的整体,共同反映着离心泵内部流动状态。离心泵—电机作为一个整体系统,在实际运行过程中,由电机产生的扭矩通过转子轴系带动离心泵叶轮旋转对流体做功并将能量传递给流体,是一个水—机—电三物理场耦合的过程,因此研究离心泵扭矩和转速的非定常特性对于掌握离心泵—电机系统的能量转换机理具有十分重要的意义。目前迅速发展的无传感器监测技术,即是通过电机电信号对离心泵的扭矩和转速进行提取,结合不同流态下扭矩和转速的特征,实现离心泵的流态诊断。因此,对离心泵扭矩和转速非定常特性的研究也将为无传感器监测方法提供理论支持。考虑到在离心泵实际运行中水—机—电的耦合作用,对离心泵扭矩和转速的仿真,必须建立水机电三物理场耦合的联合仿真方法,该方法更加贴合物理实际,也将为离心泵非定常特性研究提供新的思路。基于此,本文提出了一种能够实现水—机—电联合仿真的方法,采用试验研究和数值仿真相结合的方式,对离心泵扭矩和转速的非定常特性进行了研究。本研究的主要工作和创新点有:1、建立了简单可行的离心泵水—机—电联合仿真方法,使离心泵扭矩和转速的非定常仿真成为可能,为离心泵内部非定常流动特性的研究提供了新的思路。充分考虑了电机电磁力矩、转子轴系的响应特征、离心泵内部流场的非定常特性三者间的综合作用,最终建立了Fluent—MATLAB/Simulink联合仿真平台。2、搭建了基于虚拟仪器的试验采集平台,利用轴编码器基于变M/T法对转速的瞬态数据进行了高精度的测量。通过Labview编写程序对试验数据进行监测与采集,利用轴编码器基于变M/T法编写的转速采集程序,能够准确地捕捉到转速的动态变化,动态性能良好,数据精确度高。3、基于试验数据,对离心泵扭矩的非定常特性进行了系统的分析,建立了扭矩的时频特征谱。在时域上,离心泵的扭矩随着流量的增大近似线性增加,而扭矩波动程度则随着流量的增大而趋于平稳;在频域上,建立了不同流量及空化程度下扭矩的频率特征谱。在空化条件下,离心泵的扭矩具有明显的特征,本文建立了不同流量下离心泵扭矩的空化特性曲线。在不同流量及空化条件下,扭矩的主频均为轴频,波动程度与流量和空化状态无关,泵内部流动状态对扭矩主频作用不明显。4、基于试验数据,对离心泵转速的非定常特性进行了系统的分析,分别在时域、频域和时频联合域对离心泵的转速进行了研究,建立了转速的时频特征谱。在时域上,转速随流量的增大而降低,空化初生时转速波动程度最大;在频域上,获得了不同流量及不同空化程度下频域特征谱;在时频联合域上,转速信号的主要能量集中在39Hz-46.9Hz,该部分能量占整个转速信号能量的50%以上。