一种潜水泵测试装置及潜水泵测试方法与流程

1.本发明属于水泵检测领域，尤其涉及一种潜水泵测试装置及潜水泵测试方法。


背景技术：

2.河工物理模型试验预测水沙运动和河床演变的重要手段，利用流体动力学知识，按照一定的比尺将原型地貌缩放为模型，在模型中模拟流场变化对地形或者构筑物的影响，来反推或预测原型流场变化对地形或者构筑物的影响。模型中需要模拟水流，一般是由潜水泵来提供水流动力，最常用的是泰丰水泵厂生产的qs500系列潜水泵，体积合适且流量适中，整体的河工模型，以浙江甬舟铁路桥整体模型为例，需要同时动用超过70台以上的潜水泵，密布在模型的各个边界口门。
3.从水泵使用角度来说，由于河工物理模型一般周期较长且具有不连续性的特点，模型水库也会不定期抽干，潜水泵的使用具有使用时间集中且强度大、空闲期较长、暴露在空气中等特点，这些特定的使用条件导致潜水泵的高故障率，而潜水泵工作在半封闭的水库中，水工技术人员无法判断水泵的运行状态，由于同时工作的潜水泵数量较多，如果有一部分水泵运行在不正常状态下，将会影响模型试验的精度及重复性，同时安全方面也存在隐患；试验过程中，怀疑水泵出现问题后，水工技术人员无法确认具体的故障水泵，实际中的解决办法有两个：一、是采用新泵批量替换疑似问题泵，经过不断的组合尝试，来继续完成试验；二、将疑似问题水泵发回厂家进行检修或者测试，费用较高且耗时。因此，在河工模型实验现场存在由于水泵故障但却无法快速排查检测的问题，影响实验进程，并造成一定的安全隐患。水泵会产生问题，很大程度上是因为环境的影响。水泵在不同的环境下，例如不同深度下会受到不同的影响，这些影响可能会致使水泵产生不同的问题。目前尚未存在一种检测装置，可以全面模拟水泵的工作环境，并对水泵进行检验测试。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种水泵测试装置，以解决拟真环境全面检测潜水泵的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明的一种潜水泵测试装置及潜水泵测试方法的具体技术方案如下：
6.一种潜水泵测试装置，包括溢流水池、起降平台和检测水泵性能的测试装置，起降平台设置在溢流水池边缘，测试装置包括流量测试单元、压力测试单元、电子摇表、电气性能测试单元、噪音测试单元和震动测试单元。
7.进一步，溢流水池包括一号水池和二号水池，起降平台设置于一号水池边缘。一号水池和二号水池之间设有隔墙，隔墙上设有出水管，流量测试单元设于出水管上。压力测试单元设于出水管上。
8.进一步，隔墙的下部设有连通一号水池和二号水池的进水管，二号水池设有输水水泵，输水水泵与进水管连接。
9.进一步，一号水池中设有消能盲沟，消能盲沟位于隔墙与起降平台之间。
10.进一步，起降平台包括相互连接的丝杆升降机和固定支架。
11.进一步，流量测试单元、压力测试单元、电子摇表、电气性能测试单元、噪音测试单元和震动测试单元均与采集转化模块连接，采集转化模块连接电脑。
12.本发明为解决上述技术问题还提供一种潜水泵测试方法，包括如下步骤：
13.控制起降平台移动到溢流水池的一号水池中的目标深度位置处；启动输水水泵向一号水池中供水；溢流水池的水保持溢流；启动待检测潜水泵向二号水池排水；测试装置采集水泵性能数据；将性能数据与标准参数范围对比，若性能数据不在标准参数范围之内，则判断潜水泵存在问题。
14.进一步，先启动输水水泵，然后启动待检测潜水泵。
15.本发明的一种潜水泵测试装置及潜水泵测试方法具有以下有益效果：潜水泵通过起降平台放置在溢流池中，放置的深度与河工试验时的深度一样，通过溢流水池可保证工作水位恒定，测试状态与试验状态一致，全面模拟了河工试验时的环境，更加准确地保障水泵的故障能够被发现或复现。
16.同时，通过一系列的测试，包括其振动情况、输出压力、输出扬程、噪音情况、低频工作状态、低压启动性能、耐高压性能、流量曲线等指标，可全面详细地获悉并确定水泵的工作状态，同时可检测出其安全性能指标，判断潜水泵是否存在问题。
17.该装置占地面积小，可在模型试验现场进行布置和测试，同时采用电动升降方式，水泵的安装及拆除都很便捷。采用一体化设计，开机上电测试一次就可获得多种数据信息，测试其全部指标也只需3-5分钟，具有高效快速的特点，可在现场快速检测水泵运行状态，为下一步处理提供有力的数据支撑。
附图说明
18.图1为本发明的整体结构示意图；
19.图2为本发明的升降平台结构示意图；
20.图3为本发明的正方形铁板平面示意图。
具体实施方式
21.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种潜水泵测试装置及潜水泵测试方法做进一步详细的描述。
22.图1示出了本发明潜水泵测试装置的整体结构。如图1所示，潜水泵测试装置主要包括模拟水泵工作环境的溢流水池、升降水泵的起降平台、运出水泵抽出水流的出水管和检测水泵性能的测试装置。其中，起降平台设置在溢流水池底部边沿，平台上固定有测试水泵20，测试水泵20与出水管连接，测试装置则包括流量测试单元、压力测试单元、电子摇表、电气性能测试单元、噪音测试单元和震动测试单元。
23.其中，溢流水池包括水池边缘的边墙11、将大水池切分为两个小水池的隔墙12、放置有测试装置的一号水池13和二号水池14。隔墙12的底部设有联通一号水池13和二号水池14 的进水管121，二号水池14的内部设有输水水泵141，输水水泵141与进水管121连接，测试时将二号水池14的水通过隔墙12底部的进水管121抽往一号水池13，使得一号水池13 一
直保持满溢状态。边墙11的高度不能低于隔墙12，除了固定起降平台侧的墙壁需要进行加固处理，其余墙壁均可为单砖墙。
24.本实施例中，溢流水池为一个长3m宽1.5m的矩形水池，边墙11高2米，中间由一道隔墙12平分为两个小水池，隔墙12高1.5m。一号水池13的初始水位与隔墙12的高度一致，二号水池14水位为隔墙12高度的一半，用测试水泵20将水从一号水池13抽至二号水池14，二号水池14的水用输水水泵141往一号水池13抽，使得一号水池13一直保持满溢状态。输水水泵的输水效率大于测试水泵的输水效率，溢出的水直接进入二号水池14。若是水体进入一号水池13或二号水池14时需要进行缓冲，可以在一号水池13或二号水池14中加装消能盲沟。若是都需要进行缓冲，则可以在一号水池13和二号水池14中分别加装消能盲沟。消能盲沟包括两层结构，第一层为孔均匀分布的多孔板，用于流体的消能，将水流进行初步减速；第二层为盲沟，为铁丝编织的块状结构，用于将流体进一步缓冲平稳，可最大程度的缓冲水流。
25.起降平台为一种丝杆升降结构，固定于溢流水池边缘的边墙11处。如图2所示，起降平台由底座21、丝杆升降机和固定支架构成，可以电动升降。本实施例中，底座21为带有9 个螺丝孔的厚钢板，通过化学螺栓固定于一号水池13边缘处。采用化学螺栓的原因是整个平台、水泵及其他测试单元总质量较重且测试中不能有晃动。
26.丝杆升降机固定于底座21上，丝杆升降机包括丝杆22和驱动电机23，驱动电机23设置在边墙11上，丝杆22下端与固定支架连接，丝杆22与驱动电机23通过一对斜齿轮组咬合连接，驱动电机23通过正转或反转带动丝杆22转动，丝杆22转动带动固定支架上下移动，速度及距离可调节控制。
27.固定支架，包括内螺纹管24、正方形铁板25、圆滑钢管26。正方形铁板25固定在测试水泵20底端。本实施例中，测试水泵20通过一根横着的钢棒与一个长15cm的内螺纹管24 焊接在一起，也可以通过其他方式进行可拆卸连接。内螺纹管24套接在丝杆22上，内螺纹管24内壁有跟丝杆22对应的螺旋纹，丝杆22转动能带动内螺纹管24上下移动，带动水泵上下移动。如图3所示，正方形铁板25上有四个圆口。底座21向上竖直固定四根直径为4cm 的圆滑钢管26，穿过正方形铁板25，保证在上下移动过程中水泵稳定，不发生左右晃动。固定支架用于固定测试潜水泵，可将测试水泵20固定并运至水下一定深度后停止。此外，正方形铁板25上可以设置其他限位结构，并通过限位结构连接内螺纹管24与正方形铁板25，例如使用螺栓连接固定。
28.本实施例中，测试装置包括流量测试单元、压力测试单元、电子摇表、电气性能测试单元、噪音测试单元、震动测试单元和电脑。测试水泵20出流口配有法兰，在淹没水深一定的情况下，输出流量与输入电压频率有明确的对应关系。
29.本实施例中，出水管用于将测试水泵20在一号水池13中抽出的水送入二号水池14。如图1所示，出水管固定在隔墙12上。出水管包括流量测试水管31，流量测试水管31直径与测试水泵20出流口直径一致，底端配置有法兰，通过法兰垂直连接于测试水泵20的出水口上。流量测试水管31另一端连接软管33，软管33通过耦合装置与水平放置的水管连接。本实施例中，耦合装置为一个l型转接口，整体为生铁材质，两端为法兰接口，两端都与水管连接，水管为透明的亚克力管，水管31可根据实际需求更换加装，使设备更具经济效果。
30.本实施例中，压力测试单元，由高精度薄膜压力传感器和承压引流32组成，承压引
流管 32设置在竖直的流量测试水管31上，压力传感器通过承压引流管与流量测试水管31连通，测量测试水泵20工作时水泵的出流口压力。本实施例中，压力传感器选型为压力变送器，输出信号为4-20ma的模拟信号，通过集转化模块将数据上传至电脑。
31.流量测试单元为高精度电磁流量计34，安装在水平管道中段，电磁流量计34前后连接着两根管道，管道的长度是管道直径的5倍，流量计通过采集转化模块与电脑连接，流量计直径与管道一致，精确测量测试水泵20的出水流量。
32.本实施例中，电子摇表，固定在起降平台上，通过三根引线与测试水泵20相连，通过施加高压来测试水泵20三相之间的绝缘阻值以及水泵壳体的绝缘性能。电子摇表选型为 500v-1000v智能电工摇表绝缘表。
33.震动测试单元为一个震动传感器，可将震动信号转为模拟信号，然后通过集转化模块上传至电脑。测试时将震动传感器通过磁吸附固定在潜水泵上，监测并记录水泵启停及运行过程中的震动情况。本实施例中，震动传感器需要做好防水处理，并在传感器下端与强磁性钕磁铁通过ab胶固定，钕磁铁作为震动传感器的底座。
34.本实施例中，噪音测试单元，为带显示的精密的分贝测试仪，设置在边墙11中间靠下处，主要检测潜水泵在水下0.5m运行时的声音情况，测试时通过变频器改变水泵的运行频率，监听潜水泵在不同频率下工作声音情况。分贝测试仪用于存储并导出测量数据。
35.本实施例中，电气性能测试单元，主要包括变频器、低压模块、高压低电流模块，三者可通过手动开关切换，测试潜水泵的不同性能指标，该单元放置在溢流水池外围。变频器可改变水泵的供电频率，低压模块为水泵提供低于380v的电压，高压低电流模块提供主要提供3750v电压5ma的直流电源。其中，变频器作为潜水泵的主要供电方式，与潜水泵相连改变潜水泵输出频率，测试低频启动能力，测试各个频率的输出流量；低压模块主要用于测试潜水泵在低于工业电压(380v)的启动性能；高压低电流模块，主要提供3750v电压5ma 的直流电源，观察是否有击穿或者闪烁现象，测试潜水泵的耐高压性能。变频器选型为三菱的f800系列变频器，低压模块选用三相干式隔离变压器，高压低电流模块选用vc60e 数字高压兆欧表2500v/5000v系列仪表。
36.采集转化模块主要是将各种传感器的模拟信号转为数字信号，并以modbus协议将数字信号上传至电脑，该采集转化模块采用深圳市综科智控科技开发有限公司的zka-4000采集模块，具有8路模拟量接入口，同时与震动测试单元、压力测试单元、流量测试单元连接，实时同步地采集各项指标信号。本实施例中，采集转化模块固定在起降平台的底座21上方，需做好防水处理。
37.电脑与采集转化模块连接，用于采集并显示水泵的震动、压力、流量等数据信息。本实施例中，电脑选型为研华科技(中国)有限公司的h610系列工控机。
38.本实施例使用时，先往水池注水，启动输水水泵141向一号水池13中供水，直到一号水池13的初始水位与隔墙12的高度一致，二号水池14水位为隔墙12高度的一半，并且溢流水池的水保持溢流，将需要测试的测试水泵20固定在固定支架上，控制起降平台移动到溢流水池的一号水池13中的目标深度位置处，启动待检测的测试水泵20向二号水池13排水，测试水泵20将水从一号水池13抽到二号水池14，输水水泵141则用大于等于测试的水泵的输水效率将水从二号水池14抽入一号水池13，使得一号水池13一直保持满溢状态，多余的水则直接从一号水池13溢流到二号水池14。最后再通过测试装置采集水泵性能数据，并
将所述性能数据与标准参数范围对比，若所述性能数据不在标准参数范围之内，则判断潜水泵存在问题。
39.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。