南山煤礦三水平新泵房改造及新型無(wú)底閥水箱的應(yīng)用

摘 要：文章主要闡述了在安全第一理念的形勢(shì)下，南山煤礦三水平新泵房排水系統(tǒng)經(jīng)采用無(wú)底閥新型水箱排水裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的底閥排水，使排水裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、性能可靠、使用及維護(hù)方便等新特性，在我礦得到推廣使用。

關(guān)鍵詞：離心式水泵；水箱；無(wú)底閥

由于南山煤礦生產(chǎn)接續(xù)的需要，南山煤礦三水平老泵房上方將進(jìn)行煤層的開(kāi)采，可能導(dǎo)致南山煤礦三水平老泵房部分塌陷，經(jīng)與礦方協(xié)商，龍煤設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，建設(shè)南山煤礦三水平新泵房，2015年下半年南山煤礦礦領(lǐng)導(dǎo)、動(dòng)力科科領(lǐng)導(dǎo)、壓風(fēng)隊(duì)全隊(duì)職工全力配合礦建處機(jī)電安裝區(qū)的工作，建設(shè)新型水箱引水的無(wú)底閥主排水泵房，三水平新泵房共安裝水泵5臺(tái)，1#水泵型號(hào)為SGD200×5，2#至5#水泵型號(hào)均為D450-60×7，均配備佳木斯電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的900kW電動(dòng)機(jī)，三水平新泵房現(xiàn)已投用。新型水箱由動(dòng)力科設(shè)計(jì)，由加工廠自行加工，節(jié)約成本，投用后使用效果好。

1 研究背景

排水泵是煤礦生產(chǎn)的四大件之一，如何使水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證煤炭生產(chǎn)的正常進(jìn)行是我們的首要任務(wù)，水泵由于在使用前為了防止水泵空轉(zhuǎn)，必須先對(duì)排水泵進(jìn)行注水，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)這就使水泵底網(wǎng)存在大量的污垢，清理不及時(shí)就會(huì)造成水泵堵塞，導(dǎo)致維修量加大，降低了排水泵的使用壽命。水箱的主要功能是在使用前在箱內(nèi)注滿水，使水箱呈真空狀態(tài)，水箱體積為吸水管路體積的3-4倍，水泵在開(kāi)車前不用2次注水，延長(zhǎng)水泵的使用周期及水泵的清污工作，對(duì)水泵起保護(hù)作用，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。

2 無(wú)底閥水箱的研制思路

根據(jù)這一情況，在南山煤礦三水平新泵房建設(shè)前，我們研制了一種水箱，來(lái)取代水泵底閥，水箱體積為來(lái)水管體積的3-4倍，我們因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況將水箱放置在吸水井蓋板上，用槽鋼進(jìn)行支撐，這樣既節(jié)約了占地面積又顯得美觀，考慮到三水平新泵房位置深，將水箱設(shè)計(jì)成圓形，能承受較大的壓力。

離心式水泵主要由葉輪、泵軸、泵殼、軸承等部件組成，水泵啟動(dòng)前，先灌滿引水，然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)水泵葉輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，葉輪內(nèi)的水在離心力的作用下由水泵入口流向出口，經(jīng)螺旋形擴(kuò)散室進(jìn)入排水管道后被排出。同時(shí)葉輪入口處因水被排出而壓力降低，形成局部真空，吸水井中的水在大氣壓力的作用下，通過(guò)吸水管被壓入葉輪入口，于是旋轉(zhuǎn)的葉輪就連續(xù)不斷地把水吸入和排出。常規(guī)的排水系統(tǒng)在水泵啟動(dòng)前，要求水泵泵體和吸水管處于真空狀態(tài)，而安裝在吸水管下端的底閥，其作用相當(dāng)于一個(gè)單向閥，當(dāng)水泵在灌引水和停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，底閥關(guān)閉使泵體內(nèi)的水充滿泵體和吸水管而不會(huì)泄漏；當(dāng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后，泵內(nèi)的水被排出而形成真空，使吸水井中的水在大氣壓力的作用下，頂開(kāi)底閥閥芯，經(jīng)吸水管被壓入葉輪，從而使水不斷地被吸入和排出。

3 與國(guó)內(nèi)成功案例的研究對(duì)比

在外礦無(wú)底閥改造的成功案例中，往往都是用射流泵，來(lái)去掉底閥，實(shí)現(xiàn)灌水的功能。所謂無(wú)底閥射流泵就是把水泵吸水管底部的底閥去掉，在離心式水泵上安裝射流器，高壓介質(zhì)通過(guò)射流器，在射流器內(nèi)形成負(fù)壓將泵體及吸水管內(nèi)空氣抽出，使泵體及吸水管內(nèi)形成真空，吸水井內(nèi)的水在大氣的壓力下充滿水泵及吸水管完成啟動(dòng)準(zhǔn)備。射流器一般由三通、噴嘴、擴(kuò)散管、吸水管、閥門(mén)等部件組成。在排水系統(tǒng)中，無(wú)底閥射流泵工作方式往往采用高壓水作為水泵啟動(dòng)前引水灌注，如果出現(xiàn)高壓水源停止對(duì)正常排水將造成嚴(yán)重的影響，礦井安全就得不到保障，嚴(yán)重還會(huì)造成重大事故。

我們無(wú)底閥新型水箱，原理同樣也是將水泵的底閥去掉，改為密封水箱，當(dāng)水泵啟動(dòng)時(shí)，首先吸入水箱內(nèi)的水，由于水箱內(nèi)部的水在短時(shí)間內(nèi)被排空，使水箱形成局部真空，從而使吸水井中的水在大氣壓力的作用下，通過(guò)吸水管被壓入水箱，從而保證了水泵的正常排水。

4 無(wú)底閥水箱的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

新型水箱由箱體、進(jìn)水管、出水管、過(guò)濾網(wǎng)、排氣閥、觀察口等組成，用10mm的A3鋼板制作，使用水箱可根據(jù)水泵的實(shí)際揚(yáng)程來(lái)確定材料的厚度，若楊程較高的場(chǎng)所可使用較厚一點(diǎn)的材料，避免多次因水泵突然停電后高壓水流反沖的沖擊力和水箱因出現(xiàn)真空時(shí)大氣壓力對(duì)水箱的壓力導(dǎo)致水箱焊接部位出現(xiàn)裂紋，使水箱無(wú)法正常工作。水箱的形狀可制作成圓形和方形等形狀，可根據(jù)使用地點(diǎn)的空間及水泵的大小來(lái)確定。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)水箱的容積一般達(dá)到3～4倍的吸水管容積即可滿足實(shí)際使用要求，為保證水箱的密閉性，要求各焊接點(diǎn)要牢固、可靠、不漏氣；同時(shí)箱體內(nèi)部可加拉筋，以保證水箱的強(qiáng)度。為避免吸水管底部過(guò)濾網(wǎng)失效，應(yīng)在水箱加裝一個(gè)觀察口，以便于清理和排污，但要保證其達(dá)到密封要求。

5 無(wú)底閥水箱的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益

南山煤礦三水平新泵房使用新型水箱后，效果相當(dāng)明顯，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且延長(zhǎng)了水泵的使用壽命，盤(pán)根的更換周期，使維修率大大降低，在之前沒(méi)安裝水箱的老泵房，水泵磨損嚴(yán)重，每年都得檢修1-2次，內(nèi)部水扇經(jīng)常被塞住，如KND450型水泵檢修一次需15天左右，內(nèi)部零件更換頻繁，使礦投入大量資金及物力、人力。采用了無(wú)底閥新型水箱后不僅為礦節(jié)約了大量資金，而且減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為我礦安全生產(chǎn)，創(chuàng)建本質(zhì)安全型礦井做出了很大的貢獻(xiàn)。

南山煤礦三水平新泵房排水系統(tǒng)經(jīng)采用無(wú)底閥新型水箱排水裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的底閥排水，經(jīng)過(guò)使用和改進(jìn)，該排水裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、性能可靠、使用及維護(hù)方便等特點(diǎn)，已在我礦得到推廣使用。

作者簡(jiǎn)介：邴龍海（1983-），工程師，2006年畢業(yè)于黑龍江工程學(xué)院電氣自動(dòng)化本科專業(yè)，現(xiàn)任龍煤集團(tuán)鶴崗分公司南山礦動(dòng)力科主任工程師職務(wù)。