一种适用于测试污水泵抗堵塞性试验装置及实验方法与流程

本发明属于流体机械技术领域，尤其涉及一种适用于测试污水泵抗堵塞性试验装置及实验方法。

背景技术：

在泵实际生产应用中，很少会有清水工况，目前各行业如城市污水处理、农业生产养殖都需要多相流泵的应用。对于输送各种复杂介质的污水泵来说，抗堵塞性能是衡量泵工作性能的一个重要因素。为了实现泵的抗堵塞性能与泵效率的共存，对泵内两相流工况进行了大量研究并体现在叶片过流断面设计中。叶片过流断面面积直接反映了能通过叶轮的固体颗粒的最大直径，被认为抗堵塞性能的一项指标，各种类型的污水泵都具有较大的叶轮通道直径。然而，造成堵塞的真正原因不是固体的，而是纤维物料，例如生活中较为常见的毛巾、衣服、纸尿布以及塑料袋等。在大多数情况下，都是由于这些纤维物料在泵中缠绕堆积，从而造成堵塞。

结合各领域，目前市场上较为常用的污水泵有半开式双叶片泵、单流道泵以及旋流泵。尽管这些污水泵具有广泛的适用性，但其水力效率往往不超过50％。与传统离心泵相比，污水泵效率相对较低。能源价格不断提高的背景和满足节能目标的迫切需求下，追求更高的效率不仅是机械工程的理想目标，也是机械工程发展的必然趋势。污水泵的效率较低也是因为目前污水泵的水力设计都是基于清水，而并没有一套适合两相流泵的水利设计方法，为了研究纤维物料在泵内的运动规律，建立泵对纤维材料的抗堵塞性能评估方法，是非常有必要的。

技术实现要素：

为了解决这一问题，本发明提出一种适用于测试污水泵抗堵塞性试验装置及实验方法，能够借助此实验方法较快速的测试出污水泵对输送介质的通过性，并通过装置观察纤维物料在泵中的运动规律，得出泵结构与抗堵塞性的关系，为污水泵优化提供参考。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种适用于测试污水泵抗堵塞性试验装置，包括进口闸阀一、进口闸阀二、开式水箱一、开式水箱二、搅拌器、滤网、出口闸阀一、出口闸阀二、测压管路、单向阀、流量计和测试泵，所述测试泵依次通过单向阀和流量计，所述流量计分别与进口闸阀二和进口闸阀一连通，所述进口闸阀一与开式水箱一连通，所述进口闸阀二与开式水箱二连通，所述出口闸阀一与开式水箱一底部连通，所述出口闸阀二与开式水箱二底部连通，所述出口闸阀二与出口闸阀一分别与测压管路连通，所述测压管路分别与测试泵的进口和出口连通，所述开式水箱一内设有搅拌器，所述开式水箱二内设有滤网。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种适用于测试污水泵抗堵塞性试验方法，在开式水箱一中配置实验所需介质，通过测试泵将介质抽送至开式水箱二，通过计算泵内堵塞固体物质干重与总固相介质干重之比来衡量实验泵的无堵塞性能。

作为优选，还可通过检测轴功率来判断泵堵塞状况，如若轴功率提升30％～40％且不下降，立即停止试验。

作为优选，实验最后定义堵塞系数w＝w2/w1来衡量试验泵的抗堵塞性能，其中w2为堵塞在泵中杂质的干重，w1为配置介质时杂质的总重。

作为优选，测试泵均采用有机玻璃制成，通过高速摄影记录观测泵内堵塞形成机理，以便优化泵结构，提升污水泵抗堵塞性能。

作为优选，实验所需介质固相密度较大有沉底现象，可借助搅拌器使介质均匀混合。

本发明所达到的有益效果：本发明的适用于测试污水泵抗堵塞性试验装置及实验方法能够测量比较实验污水泵的抗堵塞性能，尤其是输送纤维类物料的通过性能，并且能通过高速摄影等试验观测仪器记录泵内堵塞形成过程，探索污水泵内堵塞形成机理，为提高污水泵综合性能做贡献。本发明所提出的污水泵抗堵塞性试验方法可作为衡量污水泵的通过性指标。

附图说明

图1是本发明的适用于测试污水泵抗堵塞性试验装置的结构示意图。附图说明：1、开式水箱一，2、出口闸阀一，3、开式水箱二，4、出口闸阀二，5、测压管路，6、测试泵，7、单向阀，8、流量计，

9、进口闸阀二，10、进口闸阀一，11、搅拌器，12、滤网。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明所设计的一种适用于污水泵抗堵塞性测试的试验台装置，包括一条安装测试污水泵的主管路，两条配有开式水箱及配套阀门的支管路。试验开始时前开式水箱一1中配好试验所用介质，关闭出口闸阀二4，保持出口闸阀一2和进口闸阀一10开启，运行待测水泵，将介质抽送至开式水箱二3，待开式水箱一1中介质被泵送完即停止试验，测量开式水箱二3中固体介质含量即可得出测试泵的抗堵塞性能；同时，测试泵6的过流部件，包括蜗壳、叶轮均采用有机玻璃加工，以便观察测量泵内固相介质的运动规律。

在本实施例中，为了评估旋流泵对纤维物料的通过能力，固相介质采用较为常见的无纺布。准备所有无纺布均为长方形(30.5cm×21.5cm)，重量为3.8g～4.1g，进行“短试验”和“长试验”。在“短试验”中，开式水箱一1装满了50(100、200)件无纺布和2立方米清水，试验所有无纺布需提前12小时浸泡在水中以避免物料漂浮。关闭进口闸阀二9和出口闸阀二4，通过开启测试泵6将含无纺布的液体输送到开式水箱二3，保证开式水箱二3在试验前是干净的。当2m³的混合介质全部从开式水箱一1输送到开式水箱二3时，“短试验”完成。试验后，拆开泵腔取出堵塞在泵腔中的无纺布，通过将堵塞在泵中的无纺布干重除以所有无纺布干重来来衡量测试泵的抗堵塞性，以进行对比。

“长试验”中，将50(100、200)块无纺布在开式水箱二3在与2m³清水混合，关闭进口闸阀二9和出口闸阀一2，保证进口闸阀一10和出口闸阀二4开启，运行测试泵，将含无纺布的介质在开式水箱二3中循环抽吸30分钟，实验结束后，计算堵塞在泵中的无纺布干重与所有无纺布干重的比值来衡量测试泵的抗堵塞性。监测试验流量、扬程、转速和轴功率。此外，可在过流部件附近布置高速摄影器材记录堵塞行为。

此试验中主要通过堵塞在泵内的无纺布干重与总无纺布干重的比值来衡量试验泵的抗堵塞性能，由于纤维物料在泵腔中易受叶轮作用而缠绕打结，所以无法通过无纺布的数量定义，只能通过干重来定义。

如果测试试验中杂质密度大于水，可在开式水箱一1中加装搅拌器11防止杂质沉淀。为了方便杂质的收集称重，可在开式水箱二3中加装滤网12。

定义堵塞系数w＝w2/w1来衡量试验泵的抗堵塞性能，其中w2为堵塞在泵中杂质的干重，w1为配置介质时杂质的总重，系数w越小，说明试验泵抗堵塞性能越优。

试验台配电机时尽量选用大功率电机，保证在较严重堵塞时也能正常运行。试验时，实时监控轴功率，当轴功率大于临界值时，直接断电，停止试验，防止电机烧坏。

综上所述，本发明根据污水泵在工作中发生堵塞大多是由纤维物料所导致的实际情况，通过设计本发明所述试验台以及试验方法，对污水泵进行抗堵塞性评估，以便在进行结构优化后得出参考，弥补现阶段运用清水泵设计方法设计两相流泵的不足。

本发明所设计的试验台及抗堵塞性能测试方法，不局限于测试污水泵对纤维物料的抗堵塞性，其他两相流泵种也可使用该装置测试其对特定工作介质的通过性。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。