1 摘要

含砂水流冲磨试验是评估水工修补砂浆、混凝土、UHPC 材料抗冲刷耐久性能的核心手段。传统单工位冲磨设备存在流速稳定性差、人工记录数据、试验效率低等短板。本文围绕 TDDL5193-K2 多工位全自动抗冲磨试验机，阐述其结构组成、闭环流速调控、恒温测控、多工位协同控制原理，分析设备安装调试、传感器校准、试验操作、定期维护等全流程质量控制要点，为检测机构开展环氧树脂砂浆抗冲磨试验、保障试验数据准确性提供参考。

2 概述

水工建筑物冲磨破坏是泥沙含量较高河流水利工程常见病害。含砂水流中固体颗粒持续撞击、切削材料表面，造成表层逐步剥蚀。环氧树脂砂浆广泛应用于泄洪道、排沙洞破损部位修补，其抗冲磨性能直接决定修补工程服役寿命。DL/T5193-2021 附录 K 推荐含砂水流法，依靠高速旋转叶轮带动水砂混合液冲击弧形试件，测定材料质量损失，计算抗冲磨强度与磨损率。

试验数据可靠性高度依赖试验设备流场稳定性、流速控制精度、温度控制水平。多工位并行智能抗冲磨试验系统，采用独立工位传感采集、伺服闭环调速，实现多组试件同步测试，同时集成数字化记录，减少人为因素对试验结果干扰。

3 设备核心结构与控制原理

设备由试验主机、集中控制柜两大部分组成。主机机架采用型钢焊接并去应力退火，底部减震支脚抑制高速振动。304 不锈钢试样容器容纳试件与水砂混合液；伺服电机直连动平衡校正的硬化不锈钢叶轮，形成稳定离心环流场。

每个工位配置 PT100 铂电阻温度传感器、电磁流速传感器，实时采集介质温度、环流流速。PLC 控制器根据设定参数实时调整伺服输出，维持流速恒定；温控模块将介质稳定在 20℃±2℃，消除摩擦生热造成的介质温升，保证各组试验温度条件统一。

控制系统采用一拖三 / 一拖六模块化设计，各工位独立启停，参数互不干涉。人机交互触摸屏实现参数设置、状态显示，配套 USB、RS485、以太网接口，支持数据导出、LIMS 对接、远程监控。多重安全联锁保护，防护罩开盖断电，异常工况自动停机报警。

4 设备安装调试阶段质控要点

设备基础安装对降低振动、保证测试精度至关重要。安装地面平整度≤2mm/m，地面承载力≥500kg/m²；主机水平校准误差控制≤0.5mm/m。独立接地，接地电阻≤4Ω，避免电磁干扰影响传感器采集精度。

通电前检查电缆接线、急停、安全联锁；空载试运行前完成流速、温度校准。清水状态下标定不同转速对应的流速系数，保证流速误差控制在 ±2% 以内；温度传感器采用标准温度计比对校准，降低温度采集偏差。空载试验确认无漏水、异响、振动问题后方可开展正式试样测试。

5 试验操作过程质量控制

5.1 试件制备与预处理

试件尺寸严格按照标准成型，养护至规定龄期，剔除带有裂缝、蜂窝、缺角的不合格试件；试验前饱和浸泡处理，称量冲磨前质量，称量设备精度不低于 0.01g。试件安装时保证内弧面朝向中心，密封橡胶条封堵缝隙，防止砂粒冲刷试件侧面，造成测试结果失真。

5.2 磨料管控

试验石英砂粒径 0.5~1.0mm，水砂质量比固定 100:7.5。石英砂多次使用后颗粒破碎细化，磨料切削能力下降，一般重复使用不超过 5 次，砂粒明显细化时必须更换新砂。同一批次对比试验，各工位加砂量、用水量保持一致。

5.3 试验过程管控

启动前确认密封盖压紧、防护罩闭合。试验过程持续监控流速、温度，一旦出现异常振动、漏水、流速漂移，立即停机。周期结束后取出试件，清洗、烘干冷却后称量冲磨后质量，系统自动计算结果，并按照标准剔除偏差超 15% 的无效测值。

6 设备运维质控措施

每次试验结束后需要清洗干净容器、叶轮、排水管路，以防止砂淤积造成密封磨损。每周检查紧固件、密封件；每月开展流速、温度传感器校准，检测接地电阻，评估叶轮磨损情况。叶轮出现明显磨损缺口时及时更换，避免流场改变影响冲磨效果。长期停用排空积水，金属件防锈保存，定期通电驱潮。电气检修必须断电，等待伺服电容充分放电，保障人员安全。

7 结语

多工位全自动环氧树脂砂浆抗冲磨试验机依靠伺服闭环调速、独立恒温测控技术，实现多组试件并行测试，提升试验效率。但试验数据可靠性，仍依赖设备安装水平、传感器定期校准、磨料管理、标准化操作与常态化维护。检测机构建立设备全生命周期质控方案，规范操作流程，可保证含砂水流抗冲磨试验结果稳定、可复现，为水工修补材料性能评价提供可靠试验支撑。