CN117419057B - 二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，包括测试系统的布置、叶轮运行状态监测、水力动能检测、水力损耗测试、水体测试以及水中泥沙含量评估等步骤，测试系统包括潜水泵体、叶轮监测点、输水管、出水监测点及检测支路。针对现有缺少潜水泵实时在线监测的困境，本发明首次在潜水泵体与输水管之间设置螺旋状的检测支路，形成检测支路的损耗系数τ与泵转速v的τv二维标准曲线，判定是否出现叶轮损伤、潜水泵体震动或安装稳定性等不利情况；通过分割器式过滤结构对实时监测水体中不凝固体含量，同时采用实时过滤的清水进行其他成分的检测，可提高其他成分含量的检测准确性，进一步佐证潜水泵运行稳定性的持续性监测。
Description
技术领域
本发明涉及二次供水设备及其测试工艺技术领域，尤其涉及二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺。
背景技术
二次供水是将城市公共供水或自建设施供水经储存、加压，通过管道再供用户，二次供水设备有无负压供水设备、囊式气压供水设备、变频恒压设备等多种类型。二次供水设施一般包括泵房及其控制系统部分。
其中潜水泵在二次供水加压系统具有突出作用，已在多种二次供水系统中崭露头角。潜水泵是通过叶轮搅拌一方面将水体离心扩散至四周的离心加压区域，从而提供一定扬程和输出水流量，另一方面随着搅拌区域的水体扩散形成瞬时无水的真空地带，从而将水体中的水自动吸附至搅拌区域，此即潜水泵的工作原理。
由于潜水泵始终位于水体环境中，加上水体中余氯、pH、水温、泥沙以及其他杂质的影响，潜水泵的壳体、密封件及叶轮均有受损可能性，但在实际检测过程中除转速、流量及扬程外，基本无其他参数对其进行实时监测，造成对潜水泵损坏的觉察带有较大的滞后性，从而由泵体损伤维修带来的紧急停水，造成巨大工业经济损失或用户体验。
而现有对潜水泵的检测也往往局限于停机后取出潜水泵的事后体检法，因此迫切需要一种可实时监测潜水泵的系统或方法，以备及时获取潜水泵的运行状态。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，包括以下步骤：
S1、测试系统的布置：
测试系统包括：
潜水泵体，包括中心的叶轮搅拌区域和外围的离心加压区域，叶轮搅拌区域一侧为开口且与水体接触，用于吸水，叶轮搅拌区域另一侧为闭口且设有叶轮监测点，用于拍摄叶轮旋转运行状态；
输水管，由竖直段和水平段组成的L形管，输水管水平段与潜水泵体离心加压区域相切式连通，输水管竖直段远离水平段的一端与供水单元连通，输水管竖直段靠近水平段的一端设有出水监测点，用于监测出水的流量及压力；
检测支路，为螺旋状管，检测支路一端与潜水泵体离心加压区域相切式连通，检测支路另一端连通在输水管的竖直段与水平段交汇处；
检测支路包括内圆弧管和外圆弧管，内圆弧管和外圆弧管与潜水泵体均为同心设置，内圆弧管一端通过过渡管Ⅰ与潜水泵体离心加压区域相切式连通，内圆弧管另一端通过过渡管Ⅱ与外圆弧管一端相连通，外圆弧管另一端与输水管连通；
内圆弧管中部设置有流量计Ⅰ，外圆弧管中部设置有流量计Ⅱ，用于监测螺旋状管的流量及内外圈流量差异，外圆弧管外壁的最底部连通有采样管，采样管一端连接有采样检测站；
S2、叶轮运行状态监测：
在标准出厂的潜水泵，在50m、100m或150m特定深度的水体下，从静止、低速到高速的运行状态下，拍摄叶轮及叶轮搅拌区域的组图，作为标准组图，当叶轮个别损伤或潜水泵体震动异常时的拍摄图片与标准图明显差异；
并进一步观察检测支路关闭与开启状态下叶轮运行状态的表观差异；
S3、水力动能检测：
通过出水监测点测试流量和水压，并配合供水单元侧的水力扬程测试，得到出水动能，并与标准值进行对比；
并进一步测试检测支路关闭与开启状态下水力动能的差异值；
S4、水力损耗测试：
内圆弧管半径为r1，中部流量为u1，故中部角速度为ω1与u1/r1成比例；
外圆弧管半径为r2，中部流量为u2，故中部角速度为ω2与u2/r2成比例；
设置损耗系数τ，当检测支路为整段同径时，τ=ω1/ω2=(u1/r1)/(u2/r2)=u1r2/u2r1；
取标准合格的潜水泵体设置在特定深度的水体中，叶轮转速为v，测试不同扬程要求下的叶轮转速，测试不同叶轮转速下的损耗系数τ，得到τv二维标准曲线；
实际运行时，打开检测支路，在一定转速v下，测试实时的损耗系数τ随时间变化曲线，即τt曲线，并与该转速v的标准τ值进行对比，根据实际测试，无磨损正常运行所测的实时τ值与标准τ值的差异始终不超过5%，而叶轮损伤、潜水泵体震动或安装稳定性情况的实时τ值均与标准τ值之间差异均＞10%，因此可作为潜水泵体是否需要检修的一个判断标准；
S5、水体测试：
采样检测站中带有pH计、余氯检测仪、铁离子检测仪，采样管设有温度计，用于监测水体中pH值、温度、余氯及重金属含量。
优选地，输水管、过渡管Ⅰ、过渡管Ⅱ及采样管均设有电磁阀门，用于控制输水管、检测支路及采样管的开关，即本发明有两种状态下的运行，一种是检测支路开启下的运行检测，另一种检测支路关闭下的运行检测。
优选地，叶轮监测点、出水监测点、流量计Ⅰ、流量计Ⅱ、采样管的温度计以及采样检测站的元器件均电性连接有控制器，控制器带有信号接发单元，用于与地面中控室进行讯息交互，便于及时反馈信息和控制运行。
优选地，叶轮监测点设有摄像头和光源。
优选地，出水监测点设有流量检测单元和水压检测单元。
为了进一步实时监测水体中不凝固体含量，并为了提高其他成分含量的准确性，本发明还对采样检测站内的采样结构进行改进，具体如下：
采样检测站包括检测平台，检测平台中部开设有电机仓，电机仓设有旋转电机，旋转电机的输出轴通过支撑杆连接有环形盘，电机仓与环形盘之间设有环形排污槽，环形盘外围设置有环形清水池；
环形盘上表面环形分布有过滤桶，环形盘与过滤桶之间设有压力传感块，通过测试过滤桶的压力来评估过滤桶重量的变化率以及水中含砂率，压力传感块分别与环形盘上表面与过滤桶底面卡接；
过滤桶外壁靠近环形清水池的一侧自上而下等距设置有过滤管，用于截留较大砂子颗粒起到过滤作用，过滤桶内部设有喷淋管，用于对过滤桶内壁进行喷淋清洗，过滤桶外壁靠近环形排污槽的一侧底部设有排污管，将清洗所得污水排放。
进一步地，环形清水池中的清水用于喷淋清洗、pH测试、Fe含量测试以及余氯检测，环形排污槽中污水通过高压泵导入采样检测站外的水体中。
进一步地，前述二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺还包括：
S6、水中泥沙含量评估：
转动环形盘，使某一过滤桶位于采样管出口正下方进行采样液的收集，接受一定体积的采样液后关闭采样管；
缓慢转动环形盘，使相邻的另一过滤桶位于采样管出口正下方，在缓慢转动过程中，盛有采样液的过滤桶由过滤管过滤砂石颗粒排水，将清水排入环形清水池，因此压力传感块的压力P随时间t逐渐减低，构造Pt二维曲线，以便直观观察；
水中泥沙含量η评估为η=(P终-P0)/(P始-P0)，其中P终为最终压力，P0为过滤桶本身重量产生的压力，P始为初始压力；
待另一过滤桶位于采样管出口正下方时，重复以上测试过程，控制过滤桶排水时间小于两个相邻过滤桶转动至采样管出口正下方的时间间隙，即在一段时间可连续测试泥沙含量；
当过滤桶内泥沙淤积一定量时，关闭采样管，打开喷淋管，对过滤桶内壁进行喷淋清洗，清洗所得污水经排污管排放至环形排污槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.针对现有缺少潜水泵实时在线监测的困境，本发明首次提出对现有潜水泵结构进行改进，即在潜水泵体与输水管之间设置螺旋状的检测支路，并检测内圆弧管与外圆弧管的角速度比例，形成损耗系数τ与泵转速v的τv二维标准曲线，作为能量损耗的判定标准之一，并结合叶轮监测点拍摄照片，判定是否出现叶轮损伤、潜水泵体震动或安装稳定性等不利情况；
2.本发明还对采样检测站内的采样结构进行改进，即通过分割器式过滤结构对实时监测水体中不凝固体含量，同时采用实时过滤的清水进行其他成分的检测，可提高其他成分含量的检测准确性，进一步佐证潜水泵运行稳定性的持续性监测。
附图说明
图1为本发明提出的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺所采用的测试系统的结构示意图；
图2为本发明提出的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺所采用的测试系统中的采样检测站的侧视图；
图3为本发明提出的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺所采用的测试系统中的采样检测站的俯视图。
图中：潜水泵体1、叶轮监测点2、输水管3、出水监测点4、检测支路5、内圆弧管501、外圆弧管502、过渡管Ⅰ503、过渡管Ⅱ504、流量计Ⅰ601、流量计Ⅱ602、采样管7、采样检测站8、检测平台801、电机仓802、旋转电机803、支撑杆804、环形盘805、环形排污槽806、环形清水池807、过滤桶808、压力传感块809、过滤管810、喷淋管811、排污管812。
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。
实施例1：
参照图1，二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，包括以下步骤：
S1、测试系统的布置：
测试系统包括：
潜水泵体1，包括中心的叶轮搅拌区域和外围的离心加压区域，叶轮搅拌区域一侧为开口且与水体接触，用于吸水，叶轮搅拌区域另一侧为闭口且设有叶轮监测点2，用于拍摄叶轮旋转运行状态；
输水管3，由竖直段和水平段组成的L形管，输水管3水平段与潜水泵体1离心加压区域相切式连通，输水管3竖直段远离水平段的一端与供水单元连通，输水管3竖直段靠近水平段的一端设有出水监测点4，用于监测出水的流量及压力；
检测支路5，为螺旋状管，检测支路5一端与潜水泵体1离心加压区域相切式连通，检测支路5另一端连通在输水管3的竖直段与水平段交汇处；
检测支路5包括内圆弧管501和外圆弧管502，内圆弧管501和外圆弧管502与潜水泵体1均为同心设置，内圆弧管501一端通过过渡管Ⅰ503与潜水泵体1离心加压区域相切式连通，内圆弧管501另一端通过过渡管Ⅱ504与外圆弧管502一端相连通，外圆弧管502另一端与输水管3连通；
内圆弧管501中部设置有流量计Ⅰ601，外圆弧管502中部设置有流量计Ⅱ602，用于监测螺旋状管的流量及内外圈流量差异，外圆弧管502外壁的最底部连通有采样管7，采样管7一端连接有采样检测站8；
S2、叶轮运行状态监测：
在标准出厂的潜水泵，在50m、100m或150m特定深度的水体下，从静止、低速到高速的运行状态下，拍摄叶轮及叶轮搅拌区域的组图（出水监测点自备光源），作为标准组图，当叶轮个别损伤或潜水泵体1震动异常时的拍摄图片与标准图明显差异；
并进一步观察检测支路5关闭与开启状态下叶轮运行状态的表观差异；
S3、水力动能检测：
通过出水监测点4测试流量和水压，并配合供水单元侧的水力扬程测试，得到出水动能，并与标准值进行对比；
并进一步测试检测支路5关闭与开启状态下水力动能的差异值；
S4、水力损耗测试：
内圆弧管501半径为r1，中部流量为u1，故中部角速度为ω1与u1/r1成比例；
外圆弧管502半径为r2，中部流量为u2，故中部角速度为ω2与u2/r2成比例；
设置损耗系数τ，当检测支路5为整段同径时，τ=ω1/ω2=(u1/r1)/(u2/r2)=u1r2/u2r1；
取标准合格的潜水泵体1设置在特定深度的水体中，叶轮转速为v，测试不同扬程要求下的叶轮转速，测试不同叶轮转速下的损耗系数τ，得到τv二维标准曲线；
实际运行时，打开检测支路5，在一定转速v下，测试实时的损耗系数τ随时间变化曲线，即τt曲线，并与该转速v的标准τ值进行对比，根据实际测试，无磨损正常运行所测的实时τ值与标准τ值的差异始终不超过5%，而叶轮损伤、潜水泵体1震动或安装稳定性情况的实时τ值均与标准τ值之间差异均＞10%，因此可作为潜水泵体1是否需要检修的一个判断标准；
S5、水体测试：
采样检测站8中带有pH计、余氯检测仪、铁离子检测仪（智云达铁检测仪 ST-1/Fe），采样管7设有温度计，用于监测水体中pH值、温度、余氯及重金属来源于叶轮磨损含量。
其中，输水管3、过渡管Ⅰ503、过渡管Ⅱ504及采样管7均设有电磁阀门，用于控制输水管3、检测支路5及采样管7的开关，即本发明有两种状态下的运行，一种是检测支路5开启下的运行检测，另一种检测支路5关闭下的运行检测。
其中，叶轮监测点2、出水监测点4、流量计Ⅰ601、流量计Ⅱ602、采样管7的温度计以及采样检测站8的元器件均电性连接有控制器，控制器带有信号接发单元，用于与地面中控室进行讯息交互，便于及时反馈信息和控制运行。
其中，叶轮监测点2设有摄像头和光源。
其中，出水监测点4设有流量检测单元流量计和水压检测单元压力变送器。
实施例2：
在实施例1的基础上，为了进一步实时监测水体中不凝固体含量泥沙、塑料或金属颗粒杂质，并为了提高其他成分含量的准确性，还对采样检测站8内的采样结构进行改进，具体如下：
采样检测站8包括检测平台801，检测平台801中部开设有电机仓802，电机仓802设有旋转电机803，旋转电机803的输出轴通过支撑杆804连接有环形盘805，电机仓802与环形盘805之间设有环形排污槽806，环形盘805外围设置有环形清水池807；
环形盘805上表面环形分布有过滤桶808，环形盘805与过滤桶808之间设有压力传感块809，通过测试过滤桶808的压力来评估过滤桶808重量的变化率以及水中含砂率，压力传感块809分别与环形盘805上表面与过滤桶808底面卡接；
过滤桶808外壁靠近环形清水池807的一侧自上而下等距设置有过滤管810，用于截留较大砂子颗粒起到过滤作用，过滤桶808内部设有喷淋管811，用于对过滤桶808内壁进行喷淋清洗，过滤桶808外壁靠近环形排污槽806的一侧底部设有排污管812，将清洗所得污水排放。
其中，环形清水池807中的清水用于喷淋清洗、pH测试、Fe含量测试以及余氯检测，环形排污槽806中污水通过高压泵导入采样检测站8外的水体中。
实施例3：
在实施例2的基础上，实施例1的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺还可以包括：
S6、水中泥沙含量评估：
转动环形盘805，使某一过滤桶808位于采样管7出口正下方进行采样液的收集，接受一定体积的采样液后关闭采样管7；
缓慢转动环形盘805，使相邻的另一过滤桶808位于采样管7出口正下方，在缓慢转动过程中，盛有采样液的过滤桶808由过滤管810过滤砂石颗粒排水，将清水排入环形清水池807，因此压力传感块809的压力P随时间t逐渐减低，构造Pt二维曲线，以便直观观察；
水中泥沙含量η评估为η=(P终-P0)/(P始-P0)，其中P终为最终压力，P0为过滤桶808本身重量产生的压力，P始为初始压力；
待另一过滤桶808位于采样管7出口正下方时，重复以上测试过程，控制过滤桶808排水时间小于两个相邻过滤桶808转动至采样管7出口正下方的时间间隙，即在一段时间可连续测试泥沙含量；
当过滤桶808内泥沙淤积一定量时，关闭采样管7，打开喷淋管811，对过滤桶808内壁进行喷淋清洗，清洗所得污水经排污管812排放至环形排污槽806。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、测试系统的布置：
测试系统包括：
潜水泵体（1），包括中心的叶轮搅拌区域和外围的离心加压区域，叶轮搅拌区域一侧为开口且与水体接触，用于吸水，叶轮搅拌区域另一侧为闭口且设有叶轮监测点（2），用于拍摄叶轮旋转运行状态；
输水管（3），由竖直段和水平段组成的L形管，所述输水管（3）水平段与潜水泵体（1）离心加压区域相切式连通，所述输水管（3）竖直段远离水平段的一端与供水单元连通，所述输水管（3）竖直段靠近水平段的一端设有出水监测点（4），用于监测出水的流量及压力；
检测支路（5），为螺旋状管，所述检测支路（5）一端与潜水泵体（1）离心加压区域相切式连通，所述检测支路（5）另一端连通在输水管（3）的竖直段与水平段交汇处；
所述检测支路（5）包括内圆弧管（501）和外圆弧管（502），所述内圆弧管（501）和外圆弧管（502）与潜水泵体（1）均为同心设置，所述内圆弧管（501）一端通过过渡管Ⅰ（503）与潜水泵体（1）离心加压区域相切式连通，所述内圆弧管（501）另一端通过过渡管Ⅱ（504）与外圆弧管（502）一端相连通，所述外圆弧管（502）另一端与输水管（3）连通；
所述内圆弧管（501）中部设置有流量计Ⅰ（601），所述外圆弧管（502）中部设置有流量计Ⅱ（602），用于监测螺旋状管的流量及内外圈流量差异，所述外圆弧管（502）外壁的最底部连通有采样管（7），所述采样管（7）一端连接有采样检测站（8）；
S2、叶轮运行状态监测：
在标准出厂的潜水泵，在50m、100m或150m特定深度的水体下，从静止、低速到高速的运行状态下，拍摄叶轮及叶轮搅拌区域的组图，作为标准组图，当叶轮个别损伤或潜水泵体（1）震动异常时的拍摄图片与标准图明显差异；
并进一步观察检测支路（5）关闭与开启状态下叶轮运行状态的表观差异；
S3、水力动能检测：
通过出水监测点（4）测试流量和水压，并配合供水单元侧的水力扬程测试，得到出水动能，并与标准值进行对比；
并进一步测试检测支路（5）关闭与开启状态下水力动能的差异值；
S4、水力损耗测试：
内圆弧管（501）半径为r1，中部流量为u1，故中部角速度为ω1与u1/r1成比例；
外圆弧管（502）半径为r2，中部流量为u2，故中部角速度为ω2与u2/r2成比例；
设置损耗系数τ，当检测支路（5）为整段同径时，τ=ω1/ω2=(u1/r1)/(u2/r2)=u1r2/u2r1；
取标准合格的潜水泵体（1）设置在特定深度的水体中，叶轮转速为v，测试不同扬程要求下的叶轮转速，测试不同叶轮转速下的损耗系数τ，得到τv二维标准曲线；
实际运行时，打开检测支路（5），在一定转速v下，测试实时的损耗系数τ随时间变化曲线，即τt曲线，并与该转速v的标准τ值进行对比，叶轮损伤、潜水泵体（1）震动或安装稳定性情况的实时τ值均与标准τ值之间差异均＞10%；
S5、水体测试：
采样检测站（8）中带有pH计、余氯检测仪、铁离子检测仪，采样管（7）设有温度计，用于监测水体中pH值、温度、余氯及重金属含量。
2.根据权利要求1所述的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，其特征在于，所述输水管（3）、过渡管Ⅰ（503）、过渡管Ⅱ（504）及采样管（7）均设有电磁阀门，用于控制输水管（3）、检测支路（5）及采样管（7）的开关。
3.根据权利要求1所述的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，其特征在于，所述叶轮监测点（2）、出水监测点（4）、流量计Ⅰ（601）、流量计Ⅱ（602）、采样管（7）的温度计以及采样检测站（8）的元器件均电性连接有控制器，所述控制器带有信号接发单元，用于与地面中控室进行讯息交互，便于及时反馈信息和控制运行。
4.根据权利要求1所述的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，其特征在于，所述叶轮监测点（2）设有摄像头和光源。
5.根据权利要求1所述的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，其特征在于，所述出水监测点（4）设有流量检测单元和水压检测单元。
6.根据权利要求1所述的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，其特征在于，所述采样检测站（8）包括检测平台（801），所述检测平台（801）中部开设有电机仓（802），所述电机仓（802）设有旋转电机（803），所述旋转电机（803）的输出轴通过支撑杆（804）连接有环形盘（805），所述电机仓（802）与环形盘（805）之间设有环形排污槽（806），所述环形盘（805）外围设置有环形清水池（807）；
所述环形盘（805）上表面环形分布有过滤桶（808），所述环形盘（805）与过滤桶（808）之间设有压力传感块（809），通过测试过滤桶（808）的压力来评估过滤桶（808）重量的变化率以及水中含砂率，所述压力传感块（809）分别与环形盘（805）上表面与过滤桶（808）底面卡接；
所述过滤桶（808）外壁靠近环形清水池（807）的一侧自上而下等距设置有过滤管（810），用于截留较大砂子颗粒起到过滤作用，所述过滤桶（808）内部设有喷淋管（811），用于对过滤桶（808）内壁进行喷淋清洗，所述过滤桶（808）外壁靠近环形排污槽（806）的一侧底部设有排污管（812），将清洗所得污水排放。
7.根据权利要求6所述的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，其特征在于，所述环形清水池（807）中的清水用于喷淋清洗、pH测试、Fe含量测试以及余氯检测，所述环形排污槽（806）中污水通过高压泵导入采样检测站（8）外的水体中。
8.根据权利要求6所述的二次供水加压系统用潜水泵机测试工艺，其特征在于，还包括：
S6、水中泥沙含量评估：
转动环形盘（805），使某一过滤桶（808）位于采样管（7）出口正下方进行采样液的收集，接受一定体积的采样液后关闭采样管（7）；
缓慢转动环形盘（805），使相邻的另一过滤桶（808）位于采样管（7）出口正下方，在缓慢转动过程中，盛有采样液的过滤桶（808）由过滤管（810）过滤砂石颗粒排水，将清水排入环形清水池（807），因此压力传感块（809）的压力P随时间t逐渐减低，构造Pt二维曲线，以便直观观察；
水中泥沙含量η评估为η=(P终-P0)/(P始-P0)，其中P终为最终压力，P0为过滤桶（808）本身重量产生的压力，P始为初始压力。
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