排沙泵最佳工況點的研究與確立

摘 要：本文闡述了用試驗測試的方法找出排沙泵最佳工況點，利用數字采樣技術，讀取排沙泵工作時的電流、電壓信號，通過計算機實現智能化輸出；流量、轉速、壓力等傳感器檢測的數據通過智能流量、轉速測量儀進行讀取，并與計算機連接，實現測量的自動化。通過對排沙泵的檢測，將排沙泵流量、揚程、效率及功率等各項參數直觀反應出來，對試驗數據進行分析，判斷其最佳工況點，并為井下排沙泵選型提供理論依據，對提高排沙泵檢修質量，合理選用設備具有重要意義。

關鍵詞：排沙泵；智能；工況點；選型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.073

1 概述

防治水一直都是煤礦的一項重要工作，而排沙泵在井下排水系統中擔負著舉足輕重的作用，在采掘工作面廣泛應用，為了測試排沙泵的運行狀況，找出最佳工況點，曾建立簡易測試手段，利用臨時水池和排水管，通過壓力表測試揚程的大小，鉗形電流表測量電流大小，根據測量數據計算功率輸出。這些簡易測試不能找出排沙泵最佳工況點，無法測出排沙泵的效率，各流量狀態下工況情況，排沙泵性能的好壞，不能直觀的反應出來。為此，利用數字采樣技術、單片機、傳感器等技術設計智能排沙泵測試分析裝置，通過該裝置對檢修后排沙泵檢修質量進行檢測，將排沙泵流量、揚程、效率及功率等各項參數直觀反應出來，通過對試驗數據的分析，判斷檢修質量，找出最佳工況點，并為井下排沙泵選型提供理論依據，對提高排沙泵檢修質量，合理選用設備具有重要意義。

2 系統整體結構

該系統共分為以下幾個部分：控制檢測系統、管路系統、試驗水池及控制水量的電動閘閥等。系統采用電腦控制，試驗排沙泵一次接線后，分別對單個工位的排沙泵進行電壓、電流、功率、流量、轉速、壓力自動檢測。檢測數據顯示于操作臺前置窗口。

主要特點

（1）檢測項目：轉速、電參數、流量、出口壓。（2）轉速：測量排沙泵轉速。（3）電參數：測量工作狀態下的排沙泵電參數。（4）流量：測量排沙泵工作狀態下的流量。（5）出口壓：測量排沙泵出口壓。（6）使用電源：AC220V±22V，50Hz±2 Hz（系統工作電源），AC380V±38V，50Hz±2 Hz（7）使用環境：環境溫度（0-40）℃。

技術指標

（1）電壓：（10-1200）V 精度：0.5級 （2）電流：≤200A 精度：0.5級。（3）功率U*I*PF 精度：0.5級 （4）流量：（80-500）m3/h 精度0.5級。（5）出口壓力：（0-3.5）MPa 精度0.5級（6）轉速：（0-3000）r/min。

測量數據的采集與處理：

（1）電流、電壓等電參數的測量。利用數字采樣技術，將經三相三線互感器采集的電流信號和電壓信號轉化成適當幅值的電信號，然后以遠大于被測信號的頻率將此信號分割成離散信號，利用高速AD轉換器將離散信號轉換成數字量，利用微處理器對采集到的數字量進行計算，將最終計算的結果以數字的形式顯示出來，通過計算機實現測量的智能化控制。

（2）流量轉速的測量。利用智能流量轉速測量儀對流量、轉速進行檢測，該儀器由單片微機，傳感器及模擬信號處理等部分組成，數碼管浮點顯示（如圖1所示）。

測量結果，并帶有串行通信接口。測量轉速時，采用感應法測量轉速，無需在傳動軸上安裝檢測元件，測量時將傳感器順著排沙泵電機軸的方向安裝在近軸端，簡單固定在端部或腰部即可。采用電磁流量傳感器，將電磁流量傳感器串接在排沙泵出水口管路上，將傳輸信號線接入 SFT-A流量轉速測量儀，選取相應讀數單位，設置流量系數后，即可進行實際測量，接入AC220V電源后，接入要測量的排沙泵即可通過智能流量、轉速測量儀，進行流量的讀數。并通過智能化輸出與計算機連接，實現測量的自動化。揚程的測量是通過P-H型智能壓力揚程測試儀實現，測量時將壓力傳感器接入排沙泵出水管，通過數據傳輸線將壓力傳感器的電流信號（4-20mA）傳輸至壓力揚程測試儀，通過智能轉換，將揚程顯示在測量儀前窗口。并通過智能化輸出與計算機連接，實現數據的智能化分析。

3 試驗數據的分析

就下面一臺實測排沙泵經智能控制臺輸出的結果分析如下：

檢測排沙泵型號為QBK50-150-45kW，額定流量50m3/h，揚程150m，轉速2900r/min，額定電壓660V，額定電流51A。

下表列出不同流量狀態下的揚程、電壓、電流、功率因素、轉速、效率等技術參數。以及流量-揚程曲線，流量-功率曲線、流量-效率曲線。（如圖2所示）

從測量結果分析可以看出，該排沙泵最佳工況點為流量42 m3/h，揚程125 m，此狀態下效率為24%，電流為51A，滿足排沙泵長期使用要求。測試結果與額定狀態相比較，揚程及流量均達不到額定狀態，如果按額定狀態下選用排沙泵，就會出現排沙泵不上水現象，或使用在揚程低，流量大狀態下出現過載，燒壞排沙泵現象。因此該測試結果不僅反應出排沙泵的運行狀況，同時為井下合理選用排沙泵提供了理論依據。

通過試驗檢測和試驗數據的分析，還能反應其他一些直觀問題，如排沙泵轉速與額定轉速存在較大差別，電流過高，功率偏大，電流不穩，壓力低、流量小。通過這些數據分析可以判斷排沙泵檢修是否出現接線錯誤、裝配是否合格、葉輪是否出現卡阻、是否正確選用葉輪、口環等零配件，從而判斷排沙泵檢修是否符合要求，同時通過檢測數據分析、裝配數據的測量，可以逐步摸索改進檢修工藝，對提高維修質量提供依據。

4 結語

通過數據分析，確立排沙泵最佳工況點，為井下排沙泵選型、合理使用提供依據。同時避免檢修不合格排沙泵發放使用，影響排水或造成事故。

作者介紹：陳海龍（1990-），男，山東煙臺人，助理工程師，主要從事煤礦機電技術管理工作。