排沙泵最佳工况点的研究与确立

摘 要：本文阐述了用试验测试的方法找出排沙泵最佳工况点，利用数字采样技术，读取排沙泵工作时的电流、电压信号，通过计算机实现智能化输出；流量、转速、压力等传感器检测的数据通过智能流量、转速测量仪进行读取，并与计算机连接，实现测量的自动化。通过对排沙泵的检测，将排沙泵流量、扬程、效率及功率等各项参数直观反应出来，对试验数据进行分析，判断其最佳工况点，并为井下排沙泵选型提供理论依据，对提高排沙泵检修质量，合理选用设备具有重要意义。

关键词：排沙泵；智能；工况点；选型

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

1 概述

防治水一直都是煤矿的一项重要工作，而排沙泵在井下排水系统中担负着举足轻重的作用，在采掘工作面广泛应用，为了测试排沙泵的运行状况，找出最佳工况点，曾建立简易测试手段，利用临时水池和排水管，通过压力表测试扬程的大小，钳形电流表测量电流大小，根据测量数据计算功率输出。这些简易测试不能找出排沙泵最佳工况点，无法测出排沙泵的效率，各流量状态下工况情况，排沙泵性能的好坏，不能直观的反应出来。为此，利用数字采样技术、单片机、传感器等技术设计智能排沙泵测试分析装置，通过该装置对检修后排沙泵检修质量进行检测，将排沙泵流量、扬程、效率及功率等各项参数直观反应出来，通过对试验数据的分析，判断检修质量，找出最佳工况点，并为井下排沙泵选型提供理论依据，对提高排沙泵检修质量，合理选用设备具有重要意义。

2 系统整体结构

该系统共分为以下几个部分：控制检测系统、管路系统、试验水池及控制水量的电动闸阀等。系统采用电脑控制，试验排沙泵一次接线后，分别对单个工位的排沙泵进行电压、电流、功率、流量、转速、压力自动检测。检测数据显示于操作台前置窗口。

主要特点

（1）检测项目：转速、电参数、流量、出口压。（2）转速：测量排沙泵转速。（3）电参数：测量工作状态下的排沙泵电参数。（4）流量：测量排沙泵工作状态下的流量。（5）出口压：测量排沙泵出口压。（6）使用电源：AC220V±22V，50Hz±2 Hz（系统工作电源），AC380V±38V，50Hz±2 Hz（7）使用环境：环境温度（0-40）℃。

技术指标

（1）电压：（10-1200）V 精度：0.5级 （2）电流：≤200A 精度：0.5级。（3）功率U*I*PF 精度：0.5级 （4）流量：（80-500）m3/h 精度0.5级。（5）出口压力：（0-3.5）MPa 精度0.5级（6）转速：（0-3000）r/min。

测量数据的采集与处理：

（1）电流、电压等电参数的测量。利用数字采样技术，将经三相三线互感器采集的电流信号和电压信号转化成适当幅值的电信号，然后以远大于被测信号的频率将此信号分割成离散信号，利用高速AD转换器将离散信号转换成数字量，利用微处理器对采集到的数字量进行计算，将最终计算的结果以数字的形式显示出来，通过计算机实现测量的智能化控制。

（2）流量转速的测量。利用智能流量转速测量仪对流量、转速进行检测，该仪器由单片微机，传感器及模拟信号处理等部分组成，数码管浮点显示（如图1所示）。

测量结果，并带有串行通信接口。测量转速时，采用感应法测量转速，无需在传动轴上安装检测元件，测量时将传感器顺着排沙泵电机轴的方向安装在近轴端，简单固定在端部或腰部即可。采用电磁流量传感器，将电磁流量传感器串接在排沙泵出水口管路上，将传输信号线接入 SFT-A流量转速测量仪，选取相应读数单位，设置流量系数后，即可进行实际测量，接入AC220V电源后，接入要测量的排沙泵即可通过智能流量、转速测量仪，进行流量的读数。并通过智能化输出与计算机连接，实现测量的自动化。扬程的测量是通过P-H型智能压力扬程测试仪实现，测量时将压力传感器接入排沙泵出水管，通过数据传输线将压力传感器的电流信号（4-20mA）传输至压力扬程测试仪，通过智能转换，将扬程显示在测量仪前窗口。并通过智能化输出与计算机连接，实现数据的智能化分析。

3 试验数据的分析

就下面一台实测排沙泵经智能控制台输出的结果分析如下：

检测排沙泵型号为QBK50-150-45kW，额定流量50m3/h，扬程150m，转速2900r/min，额定电压660V，额定电流51A。

下表列出不同流量状态下的扬程、电压、电流、功率因素、转速、效率等技术参数。以及流量-扬程曲线，流量-功率曲线、流量-效率曲线。（如图2所示）

从测量结果分析可以看出，该排沙泵最佳工况点为流量42 m3/h，扬程125 m，此状态下效率为24%，电流为51A，满足排沙泵长期使用要求。测试结果与额定状态相比较，扬程及流量均达不到额定状态，如果按额定状态下选用排沙泵，就会出现排沙泵不上水现象，或使用在扬程低，流量大状态下出现过载，烧坏排沙泵现象。因此该测试结果不仅反应出排沙泵的运行状况，同时为井下合理选用排沙泵提供了理论依据。

通过试验检测和试验数据的分析，还能反应其他一些直观问题，如排沙泵转速与额定转速存在较大差别，电流过高，功率偏大，电流不稳，压力低、流量小。通过这些数据分析可以判断排沙泵检修是否出现接线错误、装配是否合格、叶轮是否出现卡阻、是否正确选用叶轮、口环等零配件，从而判断排沙泵检修是否符合要求，同时通过检测数据分析、装配数据的测量，可以逐步摸索改进检修工艺，对提高维修质量提供依据。

4 结语

通过数据分析，确立排沙泵最佳工况点，为井下排沙泵选型、合理使用提供依据。同时避免检修不合格排沙泵发放使用，影响排水或造成事故。

作者介绍：陈海龙（1990-），男，山东烟台人，助理工程师，主要从事煤矿机电技术管理工作。