一种满足大颗粒矿浆泵试验需求的多功能用试验装置

技术领域

本发明涉及一种深海矿浆泵性能试验装置，尤其是一种水陆两用的矿浆泵试验装置。

背景技术

深海蕴含大量多金属结核、多金属硫化物和富钴结核等矿产资源，目前在陆地矿产资源不足、关键矿产被垄断的背景下，通过开发深海矿产资源来缓解人类社会资源匮乏这一难题已成为全球趋势。矿浆泵作为水力管道提升系统中的关键动力设备，其性能对于整个系统安全运行具有重要作用。

目前的矿浆输送泵的试验主要存在如下问题：

1、陆上试验无有效试验条件；

2、海试周期长，测量参数少，且成本高昂。同时需考虑布放系统、泵管系统等各个子系统在风浪洋流等复杂海况下的安全问题。

发明内容

本发明是要提供一种满足大颗粒矿浆泵试验需求的试验装置，目的在于开展矿浆泵水力性能、大颗粒通过性、模拟输矿运转等方面的试验，验证矿浆泵处于潜水状态时的运行情况，同时也可配置水箱进行陆上试验，从而缩短矿浆泵的研制周期和试验成本，为后续矿浆泵大水深湖试、海试试验奠定基础。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种满足大颗粒矿浆泵试验需求的多功能用试验装置，包括框架、管路组件和矿浆泵，所述框架上立式安装矿浆泵以及连接矿浆泵的立式管路，所述框架一侧上安装管路组件组成多功能用试验装置，所述多功能用试验装置采用垂直吊放的安装方式沉入水下开展试验项目，或配置水箱进行陆上试验。

进一步，所述框架由上框架、中间框架和下框架组成，能根据实际的水池深度调整矿浆泵的吃水深度。

进一步，所述管路组件包括输送管道回路、滤料箱、进料箱、分流阀、回料箱、调节阀门和测量仪器；滤料箱设置在进料箱上方，进料箱下端通过输送管道回路连接矿浆泵。

进一步，所述输送管道回路含两个弧形弯管、六个直管段。

进一步，所述滤料箱，用于最后停泵前矿石回收，所述滤料箱和底板为活动结构，所述滤料箱的面板及底板均打透水孔，孔直径及密度依据矿石颗粒物直径和浓度而定。

进一步，所述进料箱内添加模拟矿料，所述进料箱底部做成倾斜状态，并内置均匀格栅；所述进料箱各面均打透水孔，孔直径及密度依据矿石颗粒物直径和浓度而定。

进一步，所述分流阀连接在矿浆泵上方管路与回料箱之间，用于回流试验时防止矿石阻塞。

进一步，所述矿浆泵的出口管道设置有调节阀，调节阀门能调节矿浆泵流量。

进一步，所述矿浆泵的出口管路上端分别布置压力变送器、阀门和流量计，分别起到扬程监控、出口阀门调节以及流量监控的作用。

进一步，所述多功能用试验装置通过安装底座横架于水池三角岸基上。

本发明的有益效果：

1、支撑矿浆泵的框架整体吊装在安装底座上，只需将安装底座安装在岸基，便可将框架吊放沉入水下开展矿浆泵试验；

2、支撑矿浆泵的框架也可以放置在地面，配置水箱进行陆上试验；

3、可精确调整固体颗粒物浓度，通过向滤料箱中添加模拟矿石可增加泵管中的矿物浓度，反之可减小泵管中的矿物浓度；

4、将滤料箱中的栅格密度减小即可有效回收矿物颗粒；

5、在直立泵管端中可增加透明毛玻璃管道，即可观察管道内的实际流动状况。

总体而言，本发明的满足大颗粒矿浆泵试验需求的多功能用试验装置能够安全有效地进行矿浆泵试验项目，降低试验成本。

附图说明

图1为本发明的多功能用试验装置结构图；

图2为水池安装一角示意图；

图3为安装底座结构图；

图4为底座安装于水池一角结构图；

图5为配置水箱进行试验的示意图；

图中：1-上框架、2-安装底座、3-管路组件、4-滤料箱、5-进料箱、6-分流阀、7-中间框架、8-回料箱、9-下框架。

具体实施方式

下面结合附图与实施案例对本发作进一步说明。

如图1所示，本发明的一种满足大颗粒矿浆泵试验需求的多功能用试验装置，包括框架和管路组件3两大部分。其中框架能够牢固支撑矿浆泵立式安装，并对与矿浆泵连接的立式管路起支撑保护作用。框架采用分段式模块化设计，可拆分为上框架1、中间框架7和下框架9。本试验装置根据实际的水池深度调整矿浆泵的吃水深度。并具备从外部添加模拟矿物的能力，可精确调整固体颗粒物浓度，以及模拟矿物回收的能力。利用该试验装置在水下可进行水力性能试验、大颗粒通过性试验、连续运行试验以及探索性试验等项目。在兼顾考虑陆上模拟试验需求的同时，水下试验完成后，台架及管路可拆卸至陆上，配置水箱可进行矿浆泵陆上试验。

管路组件3主要包括输送管道回路、滤料箱4、进料箱5、分流阀6、回料箱8、调节阀门和测量仪器。

输送管道回路，含两个弧形弯管、六个直管段。滤料箱4主要用于最后停泵前矿石回收。滤料箱4底板为活动结构，正常运行时，底板收起，不影响进料和带着矿料的水流正常通过，当需要矿石回收时，底板放下，水流通过底部，矿料被滤出。滤料箱4面及底板均打透水孔，孔直径及密度依据矿石颗粒物直径和浓度而定。

进料箱5可添加模拟矿料，为了确保加入的矿石颗粒均能进入管路系统，进料箱底部做成倾斜状态，并内置均匀格栅。进料箱各面均打透水孔，孔直径及密度依据矿石颗粒物直径和浓度而定。

分流阀6可在进行回流试验时防止矿石阻塞。开展回流试验时，在矿浆泵上方管路配置分流阀，该部件是根据前期专利设计的防回流装置，当矿浆泵正常运行时，水流冲开内部翻板正常运行，当忽然断电时，水流冲力减弱，分流阀内部翻板落下，形成旁流通道，下落的矿石颗粒将会排入台架的回料箱中。回料箱起到回收模拟矿料的作用。分流阀和回料箱需搭配使用。

矿浆泵出口管道设置有调节阀。调节阀门可调节矿浆泵流量。

安装底座横架于水池三角岸基，带有管路和泵回路的试验框架安装于底座，实现整个试验回路的吊装，同时也作为操作平台。

在矿浆泵的出口管路上端分别布置了压力变送器、阀门和流量计，分别起到扬程监控、出口阀门调节以及流量监控的作用。

在试验现场，图1所示的多功能试验装置，拆分成上框架1、中间框架7、和下框架9三段，分别在岸上安装完成。图3所示的安装底座通过地脚螺栓与图2所示的水池一角固定，形成如图4所示。吊放过程中，首先将底部泵管段起吊安放至水池底部。安装时需将水池排干，水池底部铺设钢板，台架底部下框架通过螺栓或点焊与钢板固定。

根据水池的深度设计中间段和上方操作段的高度，然后中间段、上方操作段逐段吊放安装。岸上利用水池一角设置支撑固定基座和操作平台，确保整个试验台架运转中的稳定性和操作便利性。

待供电电缆等检查无误后可启动矿浆泵。一般在进行清水试验后在滤料箱中投放模拟矿石进行固体颗粒物试验，试验过程中可逐步添加模拟矿石或取出矿石。

若进行陆上矿浆泵性能试验，则需按照图5所示配置水箱。