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1、確定流量與管道直徑
水中含有泥沙時，必須保證管道中的漿體流速。與清水泵不同，流速太低、太高都不行，否則會出問題。流速過低，會發(fā)生沙粒沉降回落，會使泵腔內(nèi)泥沙濃度急劇增加，使得葉輪快速磨損報廢，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致堵管、堵泵，甚至燒電機(jī)。流速過高，會導(dǎo)致管路損耗增大，流量減小，排水效率降低，容易堵管、堵泵。所以設(shè)計選型時，實際工作時的流量要與管道直徑相匹配，一般情況下流速2～3m/s。選擇礦用立泵時，無特殊要求的情況下，按照排沙潛水泵、礦用立泵產(chǎn)品參數(shù)表中流量選擇對應(yīng)的管徑即可。
復(fù)雜的工況設(shè)計需要校核管道流速，對比選出最佳方案。例如遠(yuǎn)距離漿體輸送時重點校核流速，控制管路損耗。此外并聯(lián)排水方案一定要校核一臺泵工作和多臺泵工作時的管道流速，這里是選擇沙泵排水時最容易出現(xiàn)設(shè)計問題的地方。
流速在2m/s、3m/s時，常見管徑與流量對照表：
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流速
|
DN50
|
DN75
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DN100
|
DN125
|
DN150
|
DN200
|
DN250
|
DN300
|
DN350
|
|
2m/s
|
14
|
32
|
57
|
88
|
128
|
226
|
354
|
510
|
690
|
|
3m/s
|
21
|
48
|
85
|
132
|
190
|
340
|
530
|
760
|
1040
|
|
流速
|
DN50
|
DN75
|
DN100
|
DN125
|
DN150
|
DN200
|
DN250
|
DN300
|
DN350
|
|
2m/s
|
14
|
32
|
57
|
88
|
128
|
226
|
354
|
510
|
690
|
|
3m/s
|
21
|
48
|
85
|
132
|
190
|
340
|
530
|
760
|
1040
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注：流量單位m3/h。
常見物料的最低流速對照表：
常見物料的最低流速對照表：
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輸送物料名稱
|
煤
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粉煤灰
|
普通泥沙
|
鐵精礦
|
|
比重
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1.35
|
2.2
|
2.65
|
4.9
|
|
排水管最低流速m/s
|
1.2
|
1.4
|
1.5
|
2.0
|
選擇流速大小的基本原則：
2、確定揚程
用戶選擇水泵揚程時，主要考慮三個參數(shù)：排水高度、管路損耗、揚程備量。
a、排水高度
♦水泵潛水使用時，排水高度為水面與管路出水口之間的高差（水面以下到泵出水口的高差不算揚程）；
♦水泵在水面以上使用時（放在陸地上或吊掛在空中接吸水管使用），排水高度為泵出水口與管路出水口之間的高差（泵吸水口到水面高差為吸程，不算揚程。）；
♦如果排水管路上行至最高點后又下行，形成中部凸起，此時的排水高度為泵出水口與管路最高處之間的高差（不能再以管路出水口為基準(zhǔn)計算）。
b、管路損耗
管路損耗受管道內(nèi)徑、介質(zhì)的流速的影響很大，此外還受管道材質(zhì)（內(nèi)壁的摩擦系數(shù)）、漿體濃度、漿體粘度、管道折彎情況及與閥門等元器件的影響。因此，對于水中含有泥沙的排水工況，管路損耗遠(yuǎn)大于清水時的管路損耗，而且漿體濃度越高、粘度越大，管路損耗越大。設(shè)計選型時，可先按照清水狀態(tài)計算出管路損耗，再乘以1.5～3倍作為選型用的管路損耗。
流速在2m/s、3m/s時抽清水時100米長直鑄鐵管的管路損耗（單位：米）
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流速
|
管徑
DN50
|
管徑
DN75
|
管徑
DN100
|
管徑
DN125
|
管徑
DN150
|
管徑
DN200
|
|
2 m/s
|
9.5
|
6.3
|
4.2
|
3.3
|
2.7
|
1.9
|
|
3 m/s
|
/
|
14
|
9.5
|
7.5
|
6.2
|
4.3
|
從表中可以看出管徑越小，管路損耗越大；流速越大，管路損耗越大。因此用多根細(xì)管來替代等面積的粗管的做法是不可取的。
抽泥漿、沙漿時的管路損耗由于沒有理論計算公式和可參照的圖表，設(shè)計時靠經(jīng)驗得到的管路損耗不準(zhǔn)確。尤其是管道很長時，設(shè)計值和實際值出入很大，要想準(zhǔn)確得出管路損耗的辦法就是實際測量。用戶可根據(jù)現(xiàn)有的排水系統(tǒng)，用壓力表測量實際工作揚程（正常排水時，泵出水口處的壓力值），再減去排水高度，就可得到當(dāng)前流量時的管路損耗。以此為基準(zhǔn)，再次選型時就有了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，也可為本單位的其他同類工況設(shè)計排水系統(tǒng)提供依據(jù)。
c、揚程備量
水中含沙時，水泵長期使用會發(fā)生磨損，造成流量下降、揚程降低。當(dāng)沙泵的最大揚程小于工作揚程時，就無法排水。因此，沙泵選型時揚程要根據(jù)情況留出磨損備量。此外，由于核算沙泵的管路損耗是按照清水狀態(tài)下管路損耗加倍計算得出的，屬于憑經(jīng)驗得出的結(jié)論，因此，對于沒把握的工況設(shè)計也需要考慮增加揚程的設(shè)計備量。這也是清水泵同沙泵設(shè)計選型的區(qū)別之一。根據(jù)以往的經(jīng)驗，推薦揚程備量：
根據(jù)排水高度、管路損耗、揚程備量之和來選擇沙泵的額定揚程。
設(shè)計及選型人員需要注意：普通水泵的揚程是有使用范圍的，國家標(biāo)準(zhǔn)及國家質(zhì)檢部門對水泵檢驗僅僅是要求在0.7～1.2倍額定流量范圍內(nèi)（大約是1.1～0.8倍額定揚程），高揚程的水泵是不允許在低揚程使用的。按照本文的選型原則選出額定揚程的沙泵，實際使用時揚程可能要超出普通水泵的使用范圍（因為揚程備量很大），因此要求注意所選的沙泵揚程使用范圍。礦用立泵具備全揚程無過載的功能，允許全揚程使用。
在確定沙泵的額定揚程后，還需要進(jìn)一步核對沙泵的額定流量。由于實際使用揚程比額定揚程低，所以實際流量要比額定流量大。需要根據(jù)該規(guī)格產(chǎn)品的性能曲線，核對額定流量和實際流量，如果相差不大，直接按設(shè)計流量選擇額定流量（隨著沙泵的磨損，實際流量會逐步下降，因此也有留出些備量。）；如果相差太大，選擇沙泵的額定流量要小于設(shè)計流量。
此外，礦用立泵的部分規(guī)格產(chǎn)品允許多臺串聯(lián)，（詳見獨家特性 產(chǎn)品天地 可串聯(lián)）可降低排水系統(tǒng)的費用，有需要的用戶可咨詢我單位技術(shù)人員。
沙泵設(shè)計選型錯誤案例——某工程公司選擇沙泵時，按照清水泵的設(shè)計方法選型后，購買了KL280-50
礦用立泵。現(xiàn)場實測工作揚程54米（據(jù)說其工程師按清水計算時只有48米，實際排沙漿時管損增大。），該泵的額定揚程只有50米，雖然該泵的最高揚程是67米，54米能出水，但揚程明顯選的不對（至少應(yīng)該選60米揚程的沙泵）。而且該用戶選配DN300的大管道，該規(guī)格產(chǎn)品要求DN200管徑，在揚程不夠、流量不足、流速又非常低的情況下抽泥沙，結(jié)果是抽進(jìn)來的高濃度泥漿，出水口排出的是低濃度泥漿，泥沙在管道及沙泵內(nèi)發(fā)生沉降，造成泵腔內(nèi)濃度越積越高，導(dǎo)致葉輪快速磨損，葉輪壽命大幅下降。這是典型的設(shè)計錯誤的案例。
沙泵設(shè)計選型成功案例——參見"福建電廠樁基礎(chǔ)渣土4.5公里遠(yuǎn)距離輸送"。
3、確定漿體密度、固體濃度，選配適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)功率
水泵輸出功率P=ρgQH
ρ——泵輸送漿體的密度；g——重力加速度；Q——泵的流量；H——泵的揚程。
選擇沙泵時，必須要考慮漿體密度，漿體密度不同，匹配的電機(jī)功率不同。
漿體密度相同時，由于固體介質(zhì)的比重不同，漿體濃度也不同。濃度太高，漿體流動性差，水泵功率會大幅上升，容易堵泵、容易燒電機(jī)。因此，雜質(zhì)泵都規(guī)定了介質(zhì)的使用條件。
例如：某種潛污水泵，漿體密度≤1020 kg/m³，漿體濃度體積比≤4%。
用戶選型時需檢查沙泵允許的漿體密度和漿體濃度是否滿足工況的要求。超范圍使用時不僅容易過載燒電機(jī)，水泵壽命會大幅降低，對于普通潛水泵來講，還存在爆炸的隱患。
漿體濃度分為兩種：
1、固體體積比 = 漿體中固體總體積÷漿體總體積
2、固體重量比 = 漿體中固體總重量÷漿體總重量
固體重量比是通用的表達(dá)濃度的方式，所有漿體的研究、計算、設(shè)計、選型等均采用的是重量比。
固體體積比較直觀，大多數(shù)用戶在描述漿體濃度時，往往說的是固體體積比。
選型時，概念一定要清楚。準(zhǔn)確獲得漿體濃度的做法是現(xiàn)場測量，可在沙泵工作時用塑料桶或礦泉水瓶等容器在出水口取樣，通過稱重、計算，得出固體重量比，或沉淀后查看固體體積比，再根據(jù)固體比重核算出固體重量比。
常見物料漿體密度與固體體積比、重量比對照表：
|
物料名稱
|
物料比重
|
漿體密度
|
|
1100kg/m³
|
1300kg/m³
|
1500kg/m³
|
|
體積比%
|
重度比%
|
體積比%
|
重度比%
|
體積比%
|
重度比%
|
|
精煤泥
|
1.45
|
22%
|
29%
|
67%
|
74%
|
\
|
\
|
|
尾煤泥
|
1.8
|
13%
|
20%
|
38%
|
52%
|
63%
|
75%
|
|
黃粘土
|
2.6
|
6%
|
15%
|
19%
|
38%
|
31%
|
54%
|
|
石英砂
|
2.65
|
6%
|
15%
|
18%
|
37%
|
30%
|
54%
|
|
尾礦沙
|
3.3
|
4%
|
13%
|
13%
|
33%
|
22%
|
48%
|
|
鐵精礦
|
4.9
|
3%
|
11%
|
8%
|
29%
|
13%
|
42%
|
常見物料固體重量比與漿體密度（kg/m³）對照表：
|
物料名稱
|
物料比重
|
重量比固體濃度
|
|
10%
|
20%
|
30%
|
40%
|
50%
|
60%
|
|
精煤泥
|
1.45
|
1032.03
|
1066.18
|
1102.66
|
1162.32
|
1162.32
|
1228.81
|
|
尾煤泥
|
1.8
|
1046.51
|
1097.56
|
1153.85
|
1250.00
|
1250.00
|
1363.64
|
|
黃粘土
|
2.6
|
1065.57
|
1140.35
|
1226.42
|
1382.98
|
1382.98
|
1585.37
|
|
石英砂
|
2.65
|
1066.40
|
1142.24
|
1229.70
|
1389.25
|
1389.25
|
1596.39
|
|
尾礦沙
|
3.3
|
1074.92
|
1161.97
|
1264.37
|
1456.95
|
1456.95
|
1718.75
|
|
鐵精礦
|
4.9
|
1086.47
|
1189.32
|
1313.67
|
1558.03
|
1558.03
|
1914.06
|
從上表可以看出，漿體的密度與固體比重、漿體濃度（重量比和體積比）之間是密切聯(lián)系的。
因此，某沙泵宣傳其允許最大濃度可達(dá)到70%，同時規(guī)定漿體密度最大為1100 kg/m³，這是混淆視線。
同樣，某沙泵宣傳其允許最大漿體密度為1100kg/m³，同時規(guī)定體積濃度不超過2%，這是掩人耳目。
需要注意的是：選擇沙泵產(chǎn)品，在其滿足漿體密度和漿體濃度的前提下，必須能保證產(chǎn)品的使用壽命。既便是清水泵也能抽泥沙漿，就是壽命太短了。一些廠商將普通潛水泵更名為潛水排沙泵，實際抽沙時使用壽命根本無法保證，這樣的產(chǎn)品屬于假冒偽劣產(chǎn)品，根本不是沙泵。用戶選型時需仔細(xì)甄別。
礦用立泵根據(jù)輸送介質(zhì)的漿體密度最大允許值分成三個檔次，分別為:
A. 低濃度工況，密度≤1100kg/m³，礦用立泵常規(guī)產(chǎn)品大部分屬于此類。
主要使用場所: 煤礦采區(qū)用，輸送含煤泥、碎煤顆粒的漿體。
允許最大濃度（重度比）：精煤泥29%，尾煤泥20%，石英砂15%，尾礦沙13%。
B. 高濃度工況，密度≤1300kg/m³，礦用立泵部分常規(guī)產(chǎn)品屬于此類。
主要使用場所: 漿體輸送，或無具體措施控制泥沙含量的巖石爆破施工排水。
允許最大濃度（重度比）：精煤泥、尾煤泥40%，石英砂37%，尾礦沙33%。
C. 超高濃度工況，密度≤1500kg/m³，礦用立泵定制產(chǎn)品。
主要使用場所: 專業(yè)采沙、輸送尾礦沙，或無具體措施控制泥沙含量的稠漿輸送。
允許最大濃度（重度比）：精煤泥、尾煤泥60%，黃粘土40%，石英砂54%，
尾礦沙48%，鐵精礦42%。
注：a)
比重取值：鐵精礦4.9、尾礦沙3.3、石英砂2.65、黃粘土2.6、尾煤泥1.8，精煤泥1.45。
b） 其他介質(zhì)根據(jù)漿體密度和固體比重參照上述參數(shù)選型。
排沙潛水泵和礦用立泵明細(xì)表上列出的是A檔和部分B檔產(chǎn)品，C檔產(chǎn)品需要用戶定制。此外，這三個檔次的礦用立泵的電機(jī)功率在設(shè)計時都還留有足夠的富裕量（55kW電機(jī)有1.36～1.5倍的富裕系數(shù)），因此排沙過程中抗過載能力很強(qiáng)（詳見產(chǎn)品天地
獨家特性 全揚程無過載）。常規(guī)產(chǎn)品在短期工作時，最高允許的漿體密度≤1300kg/m3，且不會燒電機(jī)，此時葉輪等易損件的使用壽命減半。
4、確認(rèn)電壓、頻率
5、防爆產(chǎn)品須注明防爆類別
例如：煤礦用：ExdⅠ
工廠用：ExdⅡ BT3 ExdⅡ C 氫
6、確定最大顆粒度尺寸，注意防堵塞
礦用立泵受水泵過流部件尺寸限制，流量越小，所排泥沙的固體粒徑越小，通常情況：
流量在＜50m³/h時，最大固體顆粒直徑6mm；
流量在≥50m³/h時，最大固體顆粒直徑10mm。
此外，如果用礦用立泵抽沙、清淤，漿體濃度較高或忽高忽低時，選擇流量時要大于50m³/h，一般推薦大于200m³/h；
如果用戶選擇流量小于30m³/h的礦用立泵，漿體濃度最好不要超過10%；
如果水中含有長纖維等雜質(zhì)，以及對排放的介質(zhì)另有特殊要求的，可向本研究所咨詢。可采取加長濾網(wǎng)、或雙層濾網(wǎng)等措施，防止將濾網(wǎng)堵塞，水泵不出水。
這些都是考慮固體的通過能力，避免堵管、堵泵，為了最大發(fā)揮礦用立泵的產(chǎn)品特點，讓用戶更好地使用。
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產(chǎn)品天地
