懸移質水樣抽水沖沙器在泥沙處理中的應用

尚俊生 張雨 孫華光

摘 要：懸移質泥沙測驗是黃河下游水文站一項重要的測驗內容，而沙樣處理是計算沙重的重要步驟，沙樣處理是否精細化，是關系到泥沙測驗精度的一個重要環節。在泥沙處理過程中，抽出沙樣桶內清水濃縮水樣和對沙樣桶內壁殘留泥沙進行沖洗是兩個重要環節。傳統抽水方式是用軟橡膠管，利用虹吸原理把沙樣桶內清水抽出，水流速度的快慢是靠膠管的粗細來控制的，不容易掌握；傳統沖洗桶內殘留泥沙的方式是用橡皮球吸水、噴水來完成的，操作不連續，水流壓力受限制，工作效率低。為克服沙樣處理過程中傳統沙樣抽水和沖洗殘沙存在的弊端，孫口水文站測驗技術人員經過技術研究和反復試驗，成功研制了懸移質水樣抽水沖沙器，較好地應用到泥沙沙樣處理中，取得了良好的效果。

關鍵詞：懸移質泥沙測驗 水樣處理 儀器 應用

中圖分類號：TV513 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（c）-0089-02

懸移質泥沙測驗是黃河下游水文站一項重要的測驗內容，而沙樣處理是計算沙重的重要程序，沙樣處理是否精細化，是關系到泥沙測驗精度的重要環節。黃河下游水文站懸移質沙樣處理是采取置換法處理的，即把沙洋桶內沙洋進行沉淀，然后把上面清水抽出，把濃縮后的沙樣倒入比重瓶內稱瓶加混水重，然后根據濾定好的瓶加清水重計算沙重。在沙洋處理過程中，有兩個操作環節十分重要，一是抽取沙樣桶內清水，二是在把濃縮后的沙洋倒入比重瓶后，對沙樣桶內殘留泥沙進行沖洗，一并倒入比重瓶內稱重。抽水速度的快慢直接影響到工作時效和泥沙測驗精度，抽水速度快了容易帶走被沉淀的泥沙顆粒，慢了影響工作效率，而抽水速度的快慢是靠抽水管子的粗細來掌握的，管子的粗細只能靠經驗來掌握，隨機性比較大。用吸水球吸滿水后，靠人的手臂擠壓力噴出水流進行沖刷沙樣桶內殘沙，存在以下弊端：一是吸球容積較少，吸水量有限，需要重復吸水，反復操作，造成沖刷殘沙的不連續性；二是吸水球壓力有限，噴水頭噴出的水流面積小，需要多次沖刷，才能將沙樣桶內壁殘留泥沙沖刷干凈，如果掌握不好，沙樣桶內容量容易溢出，造成泥沙流失。為克服以上弊端，需要研制新的器具來替代傳統的沙樣抽水和沖沙器具。孫口水文站技術人員經過技術攻關，成功研制出了懸移質水樣抽水沖沙器，解決了傳統工作方式中存在的技術問題，在泥沙處理中得到良好應用。

1 研制內容

1.1 技術要求

（1）采用模塊化處理，操作簡單，控制靈活。

（2）采用市電整流變成直流12V供電，滿足供電需要。

（3）抽水裝置采用小型隔膜泵抽水機和硅膠管。

（4）沖沙裝置采用壓力繼電器和高壓水槍相結合的設計。

（5）采用人體紅外感應開關，進入工作范圍開關自動開機，工作人員離開工作范圍3min自動關閉設備。

1.2 技術設計

（1）加工制作矩形不銹鋼盒子一個，用于隔膜泵抽水機、壓力繼電器、電子元件的密封與固定。

（2）盒壁開通小孔，以便抽水機與硅膠管及壓力繼電器與高壓水槍的連接。

（3）盒子頂部裝有開關兩個，用以控制隔膜泵的抽水和噴水功能（見圖1）。

1.3 技術參數

（1）隔膜泵的型號：FL-2201，能夠間歇性的工作。

（2）接口管徑：9.5mm；

（3）最大壓力4.8Bar；

（4）電壓直流12V；

（5）最大電流2A；

（6）功率30W；

（7）揚程30M。

2 工作原理

利用隔膜泵的正壓和負壓的功能來實現自動抽水和沖沙的功能。為實現抽水和沖沙這兩個功能，在矩形不銹鋼的箱體內裝有兩臺12V直流隔膜泵，抽水和沖沙分別由兩個按鍵開關來進行控制；為了控制抽水和噴水的壓力，還裝有微型電機調速器，噴水壓力可以通過調整隔膜泵的轉速來調整，同樣，抽水的吸水壓力也是通過調速器進行調整的，吸力過大會將沙桶內的細的泥沙顆粒帶走，影響測驗精度。隔膜泵的電源經過12V電源進行整流來提供電源，總電源的控制是由人體紅外感應開關進行，進入工作范圍內人體紅外開關自動開機，工作人員離開工作范圍3min，人體紅外開關將自動關閉設備。具有噴水功能的水槍停止工作時，隔膜泵還在運轉，當到達一定的壓力時，壓力繼電器會自動切斷隔膜泵的電源；水槍開始工作時，水管內的壓力降低，壓力繼電器會給隔膜泵接通電源。

3 生產應用

懸移質水樣抽水沖沙器研制成功后，經過實驗對比，性能穩定，各項技術參數達標，滿足設計要求和泥沙處理要求。該設備已在孫口水文站、洛口水文站、高村水文站投入生產應用。該儀器在使用過程中，抽水速度可隨時調整，沖洗沙樣桶內殘沙的噴水槍自動吸水、壓力可隨時調整、噴水面積大、沖刷連續、工作效率高，勞動強度少，備受泥沙處理工作人員的喜愛。

4 結語

經過兩年來沙樣處理實際應用，懸移質水樣抽水沖沙器性能穩定、操作簡便、減少了勞動強度、提高了勞動效率、提高了沙樣處理的精度，充分發揮了儀器創新優點，使泥沙處理水平上了一個新臺階，適合在置換法處理水樣的水文站推廣應用。

參考文獻

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