CN114753995A

CN114753995A - 在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置及方法

Info

Publication number: CN114753995A
Application number: CN202210484800.XA
Authority: CN
Inventors: 姚益轩; 张翀; 苏学斌; 崔玉峰; 胥国龙; 闻振乾; 王亚安
Original assignee: Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy of CNNC
Current assignee: Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy of CNNC
Priority date: 2022-05-06
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2022-07-15

Abstract

本发明涉及一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置及方法，属于设备性能检测技术领域。检测容器内盛装有检测介质，潜水泵位于检测介质的液面之下。排水管与潜水泵的出水口相连接，排水管上顺水流方向依次安装有压力表、调节阀门和流量计。变频器与潜水电机的电机电缆电连接，供电线与变频器电连接。调节调节阀门的阀门开度，并在每一阀门开度下记录压力表显示的压力数据、流量计显示的流量数据和变频器采集的潜水电泵运行数据，进而能够在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能，以对所选型号潜水电泵性能进行检测验收，并对不同品牌潜水电泵性能进行比较和客观评价，以降低潜水电泵运行故障发生率。

Description

在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置及方法

技术领域

本发明涉及设备性能检测技术领域，特别是涉及一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置及方法。

背景技术

潜水电泵是地浸采铀最常用的设备，由潜水三相异步电动机(简称潜水电机)和单吸多级立式离心泵(简称潜水泵)通过筒式联轴器连接而成，用于从抽液钻孔中将浸出液提升出地表，并输送至集控室中的浸出液汇流管。根据抽液钻孔内安装井管的直径和浸出液腐蚀性强弱，通常选用4吋、304或316L材质的不锈钢深井潜水电泵作为浸出液的提升设备。潜水电泵的额定电流、功率、流量、扬程等是潜水电泵选型时特别关注的几个重要的性能指标。

目前市场上不锈钢深井潜水电泵品牌较多，既有国外原装进口、国内组装产品，也有套牌和自主品牌产品，质量参差不齐。在矿山使用实践中，潜水电泵运行故障频发，与钻孔抽液量和扬程不匹配等现象较为突出，且更换维修费用高。《潜水电泵试验方法》是一种在实验室条件下，在制造厂或第三方试验台上进行产品性能检验的强制性执行标准，但由于采购方/用户缺少标准中要求的试验介质、经过认证的试验平台、具有资质的试验人员，试验条件严苛且检测项目和仪器仪表繁多，不便于现场实施，因此，不能按照标准方法在地浸采铀现场对所选型号潜水电泵性能进行检测验收，也不能对不同品牌潜水电泵性能进行比较和客观评价。

基于此，亟需一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置及方法，能够在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能，以对所选型号潜水电泵性能进行检测验收，并对不同品牌潜水电泵性能进行比较和客观评价，以降低潜水电泵运行故障发生率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置，所述装置包括检测容器、排水管、变频器和供电线；

所述检测容器内盛装有检测介质；

潜水电泵直立于所述检测容器中；所述潜水电泵包括通过联轴器连接的潜水泵和潜水电机，所述潜水泵位于所述检测介质的液面之下；

所述排水管位于所述检测容器的上方，并与所述潜水泵的出水口相连接；所述排水管上顺水流方向依次安装有压力表、调节阀门和流量计；

所述变频器通过潜水电缆与所述潜水电机的电机电缆电连接；所述供电线与所述变频器电连接；所述供电线用于为所述变频器和所述潜水电机供电；所述潜水电机用于带动所述潜水泵运转；

调节所述调节阀门的阀门开度，并在每一所述阀门开度下记录所述压力表显示的压力数据、所述流量计显示的流量数据和所述变频器采集的潜水电泵运行数据；所述潜水电泵运行数据包括频率、转速、电流、转矩、输出电压和功率。

一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的方法，利用上述的装置进行工作，所述方法包括如下步骤：

根据潜水电泵的流量区间确定N个流量值，其中一所述流量值为所述潜水电泵的额定流量；

对于每一所述流量值，调节所述调节阀门的阀门开度，直至流量计显示的流量数据到达所述流量值，并记录当前阀门开度下压力表显示的压力数据、所述流量计显示的流量数据和变频器采集的潜水电泵运行数据；所述潜水电泵运行数据包括频率、转速、电流、转矩、输出电压和功率。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明用于提供一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置及方法，检测容器内盛装有检测介质，潜水电泵直立于检测容器中，潜水电泵包括通过联轴器连接的潜水泵和潜水电机，潜水泵位于检测介质的液面之下。排水管位于检测容器的上方，并与潜水泵的出水口相连接，排水管上顺水流方向依次安装有压力表、调节阀门和流量计。变频器通过潜水电缆与潜水电机的电机电缆电连接，供电线与变频器电连接。调节调节阀门的阀门开度，并在每一阀门开度下记录压力表显示的压力数据、流量计显示的流量数据和变频器采集的潜水电泵运行数据，进而能够在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能，以对所选型号潜水电泵性能进行检测验收，并对不同品牌潜水电泵性能进行比较和客观评价，以降低潜水电泵运行故障发生率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所提供的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2所提供的方法的方法流程图；

图3为本发明实施例2所提供的T潜水电泵厂家和现场实测性能曲线的对比示意图；

图4为本发明实施例2所提供的S潜水电泵厂家和现场实测性能曲线的对比示意图；

图5为本发明实施例2所提供的N潜水电泵厂家和现场实测性能曲线的对比示意图。

符号说明：

1-检测容器；2-检测介质；3-潜水泵；4-潜水电机；5-排水管；6-压力表；7-调节阀门；8-流量计；9-220V供电线；10-变频器；11-潜水电缆；12-380V供电线；13-检测台架；14-储水容器；15-连通管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

国家标准《潜水电泵试验方法》(GB/T12785-2014)是一种在实验室条件下，在制造厂或第三方试验台上进行产品性能检验的强制性执行标准，其规定了潜水电泵性能试验和验收(或评定)方法，适用于各类潜水电泵，包括各类潜水电机和潜水泵的试验，是制造厂产品性能检验、供需合同验收试验、监督性抽查试验的强制性执行标准。该国家标准要求：试验介质为清洁冷水或化学和物理性质与清洁冷水相同的液体，其特性应符合GB/T3216的规定；试验应在潜水电泵淹没于水中的条件下进行；对于高扬程的井用潜水电泵，可部分淹没泵头，淹没深度应保证潜水电泵试验过程中不发生汽蚀；试验应在经过认证的制造厂试验台或第三方试验台上进行，试验设备包括试验装置、测量仪器和配电设备，测量仪器包括电压表、电流表、功率表、电量变送器、转矩测量仪、测力计、转速测量仪(频率表)、涡轮或电磁流量变送器、弹簧压力计、温度测量仪等；电机负载试验应在额定电压、额定频率和规定温度下，测量电机的输入功率、负载电流、效率、功率因数、转差率(或转速)和输出功率。泵性能试验应在额定电压、额定转速或额定频率下测量泵的总扬程(或全压力)、流量、轴功率和泵的效率。

但由于采购方/用户缺少标准中要求的试验介质、经过认证的试验平台、具有资质的试验人员，试验条件严苛且检测项目和仪器仪表繁多，不便于现场实施，且地浸采铀技术领域对潜水电泵性能检测工作重视不够，缺少行业标准规范。因此，目前不能按照国标方法在地浸采铀现场对所选型号潜水电泵性能进行检测验收，也不能对不同品牌潜水电泵性能进行比较和客观评价。

基于此，本实施例用于提供一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置，其目的在于利用矿山常用的设备材料，集成现代先进的检测手段，通过在地浸采铀现场地表进行潜水电泵性能检测试验，获取潜水电泵的性能参数，绘制流量扬程曲线，评价潜水电泵性能。如图1所示，所述装置包括检测容器1、排水管5、变频器10和供电线。

检测容器1内盛装有检测介质2。具体的，检测容器1可为位于地浸采铀现场的槽罐、集液池、配液池、蒸发池或者地表水塘。检测介质2可为位于地浸采铀现场的地下水、地表水、浸出液、吸附尾液或者外排废水，且检测介质2优选为地下水或者地表水。本实施例所提供的装置无需使用国家规准规定的试验介质也能完成检测潜水电泵性能的功能。

潜水电泵直立于检测容器1中，即潜水电泵直立在检测容器1内的溶液中。潜水电泵包括通过联轴器连接的潜水泵3和潜水电机4，其中潜水泵3位于检测介质2的液面之下，即潜水泵3淹没在液面以下。检测介质2的体积要能保证潜水泵3以最大流量抽取检测介质2时，潜水泵3仍然淹没在液面以下，检测过程中不会发生汽蚀，溶液液面基本稳定。

排水管5位于检测容器1的上方，并与潜水泵3的出水口相连接。排水管5上顺水流方向依次安装有压力表6、调节阀门7和流量计8，压力表6可为精密数字压力表，流量计8可为电磁流量计。压力表6和流量计8的量程应满足检测要求，具体的，压力表6的最大量程应大于或者等于潜水电泵最大扬程对应的压力值，流量计8的量程应涵盖潜水电泵的流量范围。本实施例还可设置有220V供电线9，用于为流量计8供电。

变频器10通过潜水电缆11与潜水电机4的电机电缆电连接，供电线与变频器10电连接，该供电线可为380V供电线12。380V供电线12用于为变频器10和潜水电机4供电，具体的，380V供电线12先给变频器10供电，变频器10经由潜水电缆11再向潜水电机4供电。潜水电机4用于带动潜水泵3运转，使潜水泵3抽取检测介质2，并经由排水管5排出检测介质2。

调节调节阀门7的阀门开度，并在每一阀门开度下记录压力表6显示的压力数据、流量计8显示的流量数据和变频器10采集的潜水电泵运行数据，潜水电泵运行数据包括频率、转速、电流、转矩、输出电压和功率。

作为一种可选的实施方式，本实施例的装置还包括检测台架13，检测台架13位于检测容器1上方，排水管5、压力表6、调节阀门7和流量计8均水平摆放在检测台架13上。需要说明的是，检测台架13的高度与检测介质2的液面高度的差值一般不超过5m，否则，应把该高度差值计入潜水电泵的有效扬程。

本实施例的装置还可以包括储水容器14，排水管5的排水口与储水容器14相连通，储水容器14用于储存潜水泵3抽出的经由排水管5排出的检测介质2，以对检测介质2进行回收，以循环使用。优选的，本实施例的装置还包括连通管15，连通管15分别与检测容器1和储水容器14相连通，从而使检测容器1和储水容器14底部连通，使排出的检测介质2回流。当然，在检测介质2的体积足够大时，也可以将检测介质2排入其它独立的与检测容器1不相连通的储水容器14中。

本实施例所提供的装置可以在地浸采铀现场地表进行检测试验，在接近实际工况条件下，获取潜水电泵的性能参数，评价厂家性能参数和流量扬程曲线的可靠性、比较不同品牌潜水电泵性能优劣，为矿山优选和精准配置潜水电泵提供依据。

实施例2：

本实施例用于提供一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的方法，利用实施例1所述的装置进行工作，如图2所示，所述方法包括如下步骤：

S1：根据潜水电泵的流量区间确定N个流量值，其中一所述流量值为所述潜水电泵的额定流量；

S1中，根据潜水电泵的流量区间确定N个流量值可以包括：将潜水电泵的流量区间均分为N-1个区间，所有区间的端点值组成N个流量值。即把潜水电泵最小流量和最大流量组成的流量区间分成N(N≥1)个流量点，且其中一个流量点为潜水电泵额定流量。

S2：对于每一所述流量值，调节所述调节阀门的阀门开度，直至流量计显示的流量数据到达所述流量值，并记录当前阀门开度下压力表显示的压力数据、所述流量计显示的流量数据和变频器采集的潜水电泵运行数据；所述潜水电泵运行数据包括频率、转速、电流、转矩、输出电压和功率。

S2中，在开始检测时，提高潜水电泵运行频率至50Hz，按照流量值从小到大的顺序依次调节该调节阀门运转至每一流量值对应的阀门开度，从小流量开始依次提高流量，待流量计、压力表数据基本稳定后同步读取该阀门开度下的流量数据、压力数据和潜水电泵运行数据，以得到所有阀门开度(流量值)下的流量数据、压力数据和潜水电泵运行数据。具体的，可通过手动调节的方式对调节阀门的阀门开度进行调节。

在S2之前，本实施例的方法还可以包括：全开调节阀门，开启变频器，在40Hz左右频率启动潜水电泵试抽水，在确定设备仪表正常、系统无泄漏的情况下开始检测试验，否则应重新连接或安装。其中，40Hz仅是一个示例，实际应用中采用低频启动潜水电泵即可，低频启动是一种保护潜水电泵的措施。在潜水电机三相电连接错误的情况下，水量小，压力表和流量计指示值异常，此时设备仪表发生异常，系统泄漏通过肉眼就能检查。

在利用S2得到压力数据、流量数据和潜水电泵运行数据后，本实施例的方法还可以包括：根据压力数据、流量数据和潜水电泵运行数据确定潜水电泵的实测性能指标值，实测性能指标值包括流量范围、额定流量、额定扬程、额定转数、额定电流和额定功率。然后将实测性能指标值与厂家性能指标值进行对比，以评价厂家性能参数的可靠性。还可将多个潜水电泵的实测性能指标值进行对比，以比较不同品牌潜水电泵性能优劣，为矿山优选和精准配置潜水电泵提供依据。

作为一种可选的实施方式，在得到压力数据、流量数据和潜水电泵运行数据后，本实施例还可以整理检测数据，在厂家流量扬程曲线上叠加实测的流量扬程曲线，该步骤可以包括：根据压力数据和流量数据绘制潜水电泵的性能曲线，得到现场实测曲线，该现场实测曲线为潜水电泵的扬程随流量的变化曲线，即流量扬程曲线。然后将现场实测曲线与厂家性能曲线进行对比，以评价厂家流量扬程曲线的可靠性。其中，扬程近似等于压力表显示的压力值(单位为MPa)乘以100得到，扬程的计算公式具体为：P＝ρgH；此处，ρ为溶液密度，单位为1000kg/m³；g为重力加速度，本实施例可将g的值视为10m/s²；H为扬程；P为压力值，利用该公式计算时，需将压力单位转换为Pa；因此，H＝P/ρg，进而可根据压力数据计算得到扬程。

本实施例所提供的方法可以通过在地浸采铀现场地表进行检测试验，在接近实际工况条件下，获取潜水电泵的性能参数，评价厂家性能参数和流量扬程曲线的可靠性、比较不同品牌潜水电泵性能优劣，为矿山优选和精准配置潜水电泵提供依据。该方法简单易行，快捷高效，成本低。

以下，通过三个示例对本实施例的方法进行进一步的说明：

示例一：

采用本实施例所述的方法对T品牌3.0kW某型号潜水电泵的性能进行检测，步骤如下：

(1)潜水泵直立在槽罐内的地下水中，潜水泵淹没在液面以下0.5m。潜水泵出水口连接排水管，电机电缆连接潜水电缆；

(2)排水管上顺流向依次安装精密数字压力表、调节阀门、电磁流量计，均水平摆放在检测台架上，台架平面与液面高差2m，压力表最大量程为1.0MPa，电磁流量计最大量程为20m³/h；

(3)潜水电缆连接变频器再连接380V供电线，电磁流量计连接220V供电线。通过380V供电线向变频器和潜水电机供电，通过220V供电线向电磁流量计供电，全开阀门，开启变频器，在40Hz频率启动潜水电泵试抽水，经检查设备仪表正常、系统无泄漏后，开始检测试验；

(4)提高潜水电泵运行频率至50Hz，调节阀门开度，从小流量开始依次提高流量，待电磁流量计、压力表数据基本稳定后同步读取1次流量、压力和潜水电泵运行数据，排出的水通过底部连通的另一个槽罐回流；

(5)整理检测数据，见表1和表2，在厂家流量扬程曲线上叠加实测的流量扬程曲线，见图3。

表1 T潜水电泵检测数据

表2 T潜水电泵厂家和现场实测主要性能指标

通过表1、表2和图3可知，在检测的流量范围内，该型号潜水电泵实测的性能曲线与厂家提供的性能曲线基本平行，厂家性能曲线可信。在接近实际工况和额定流量条件下，除额定扬程存在系统误差外，其他性能指标均优于厂家的指标值。

示例二：

采用本实施例所述的方法对S品牌3.7kW某型号潜水电泵的性能进行检测，步骤如下：

(1)潜水泵直立在集液池内的浸出液中，潜水泵淹没在液面以下0.3m。潜水泵出水口连接排水管，电机电缆连接潜水电缆；

(2)排水管上顺流向依次安装精密数字压力表、调节阀门、电磁流量计，均水平摆放在检测台架上，台架平面与液面高差1.8m，压力表最大量程为1.2MPa，电磁流量计最大量程为20m³/h；

(3)潜水电缆连接变频器再连接380V供电线，电磁流量计连接220V供电线。通过380V供电线向变频器和潜水电机供电，通过220V供电线向电磁流量计供电，全开阀门，开启变频器，在35Hz频率启动潜水电泵试抽水，经检查设备仪表正常、系统无泄漏后，开始检测试验；

(4)提高潜水电泵运行频率至50Hz，调节阀门开度，从小流量开始依次提高流量，待电磁流量计、压力表数据基本稳定后同步读取1次流量、压力和潜水电泵运行数据，排出的溶液回流进集液池；

(5)整理检测数据，见表3和表4，在厂家流量扬程曲线上叠加实测的流量扬程曲线，见图4。

表3 S潜水电泵检测数据

表4 S潜水电泵厂家和现场实测主要性能指标

通过表3、表4和图4可知，在检测的流量范围内，该型号潜水电泵实测的性能曲线与厂家提供的性能曲线大角度交叉，随流量增大，扬程大幅降低，9m³/h以下实测扬程高于厂家曲线扬程值，9m³/h以上实测扬程低于厂家曲线扬程值，最大流量达不到预期值，厂家性能曲线不可信。在接近实际工况和额定流量条件下，电流和功率指标接近厂家的指标值，电机转矩较大，比较耗电。

示例三：

采用本实施例所述的方法对N品牌5.5kW某型号潜水电泵的性能进行检测，步骤如下：

(1)潜水泵直立在配液池内的溶液中，潜水泵淹没在液面以下0.2m。潜水泵出水口连接排水管，电机电缆连接潜水电缆；

(2)排水管上顺流向依次安装精密数字压力表、调节阀门、电磁流量计，均水平摆放在检测台架上，台架平面与液面高差1.5m，压力表最大量程为1.0MPa，电磁流量计最大量程为20m³/h；

(4)提高潜水电泵运行频率至50Hz，调节阀门开度，从小流量开始依次提高流量，待电磁流量计、压力表数据基本稳定后同步读取1次流量、压力和潜水电泵运行数据，排出的溶液回流进配液池；

(5)整理检测数据，见表5和表6，在厂家流量扬程曲线上叠加实测的流量扬程曲线，见图5。

表5 N潜水电泵检测数据

表6 N潜水电泵厂家和现场实测主要性能指标

通过表5、表6和图5可知，在检测的流量范围内，该型号潜水电泵实测的性能曲线与厂家提供的性能曲线基本平行，厂家性能曲线可信。在接近实际工况和额定流量条件下，除额定扬程存在系统误差外，其他性能指标均优于厂家的指标值。

本实施例提供一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的方法，其集成现代先进的检测手段，通过试验获取潜水电泵的性能参数，绘制流量扬程曲线，评价厂家性能指标和流量扬程曲线的可靠性，比较不同品牌潜水电泵的性能优劣，为矿山优选和精准配置潜水电泵提供依据。该检测方法简单易行，快捷高效，成本低。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的装置，其特征在于，所述装置包括检测容器、排水管、变频器和供电线；

所述检测容器内盛装有检测介质；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测容器为位于地浸采铀现场的槽罐、集液池、配液池、蒸发池或者地表水塘。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测介质为位于地浸采铀现场的地下水、地表水、浸出液、吸附尾液或者外排废水。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括检测台架；所述检测台架位于所述检测容器上方；所述排水管、所述压力表、所述调节阀门和所述流量计均位于所述检测台架上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括储水容器；所述排水管的排水口与所述储水容器相连通；所述储水容器用于储存所述潜水泵抽出的经由所述排水管排出的检测介质。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括连通管；所述连通管分别与所述检测容器和所述储水容器相连通。

7.一种在地浸采铀现场地表检测潜水电泵性能的方法，利用权利要求1-6任一项所述的装置进行工作，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据潜水电泵的流量区间确定N个流量值具体包括：将潜水电泵的流量区间均分为N-1个区间，所有所述区间的端点值组成N个流量值。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在得到所述压力数据、所述流量数据和所述潜水电泵运行数据后，所述方法还包括：

根据所述压力数据、所述流量数据和所述潜水电泵运行数据确定所述潜水电泵的实测性能指标值；所述实测性能指标值包括流量范围、额定流量、额定扬程、额定转数、额定电流和额定功率；

将所述实测性能指标值与厂家性能指标值进行对比。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在得到所述压力数据、所述流量数据和所述潜水电泵运行数据后，所述方法还包括：

根据所述压力数据和所述流量数据绘制所述潜水电泵的性能曲线，得到现场实测曲线；所述现场实测曲线为所述潜水电泵的扬程随流量的变化曲线；

将所述现场实测曲线与厂家性能曲线进行对比。