礦山水泵運(yùn)行現(xiàn)狀及性能改造分析

肖建平

（中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦，廣東韶關(guān) 512325）

0 引言

礦山開(kāi)采作業(yè)期間，由于作業(yè)特性危險(xiǎn)系數(shù)較高，可能受到客觀因素影響帶來(lái)嚴(yán)重的安全事故，威脅到作業(yè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，由于礦山井下開(kāi)采的復(fù)雜性，極易導(dǎo)致各種災(zāi)害出現(xiàn)，其中當(dāng)屬井下的冒水會(huì)屢屢出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)淹沒(méi)礦井甚至導(dǎo)致坍塌，威脅到礦井作業(yè)人員生命安全。礦山水泵擔(dān)負(fù)著井下冒水的安全排放這項(xiàng)關(guān)鍵的任務(wù)，其能否高效、安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行有著重要意義。同時(shí)，積極對(duì)水泵的性能進(jìn)行改造，將為礦山作業(yè)活動(dòng)的安全穩(wěn)定開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，否則一旦出現(xiàn)事故將會(huì)為企業(yè)帶來(lái)不可估量的經(jīng)濟(jì)損失，制約企業(yè)的可持續(xù)生存和發(fā)展。加強(qiáng)礦山水泵運(yùn)行性能探究，可以為后續(xù)礦山企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)開(kāi)展提供依據(jù)。

1 礦山水泵運(yùn)行現(xiàn)狀

礦山在開(kāi)采活動(dòng)中，由于礦山水泵運(yùn)行的頻率比較高，運(yùn)行生存環(huán)境較為惡劣，所以故障概率大。同時(shí)，如果礦山企業(yè)對(duì)礦山水泵的使用維護(hù)不當(dāng)，以及后期的檢修不及時(shí)、出現(xiàn)問(wèn)題未能及時(shí)有效解決等情況，在很大程度上都會(huì)影響到水泵運(yùn)行效率，同時(shí)會(huì)埋下設(shè)備安全隱患。

1.1 水泵運(yùn)行工況效率不高

水泵運(yùn)行工況效率在很大程度上主要是取決于其自身性能，但同時(shí)又受到其他外界因素的影響。例如，在使用過(guò)程中不合理的操作、維護(hù)、保養(yǎng)以及未能確保及時(shí)檢修和定時(shí)大修等，都會(huì)影響到水泵的運(yùn)行工況效率。同時(shí)，礦山企業(yè)又過(guò)分追求水泵機(jī)械性能，卻未能立足于實(shí)際的情況，導(dǎo)致水泵大材小用現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。還有，很多水泵自身流量較大，但是運(yùn)行工況卻超出了經(jīng)濟(jì)合理區(qū)間，制約了其性能發(fā)揮，這些不僅會(huì)影響到礦山開(kāi)采活動(dòng)的展開(kāi)，還會(huì)加劇資源損耗，最終影響到礦山開(kāi)采活動(dòng)。

1.2 水泵破損、陳舊

由于運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，可能受到外界因素的影響從而導(dǎo)致水泵的破損，礦山企業(yè)未能很好地做好水泵的檢查檢修，以及定期的大修或更新水泵，造成水泵運(yùn)行效率下降，甚至?xí)休^大安全隱患，例如嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)水災(zāi)事故，帶來(lái)的后果將是不可估量的。同時(shí)，礦山企業(yè)存在的弊病，主要是為了節(jié)約生產(chǎn)上的成本，無(wú)視部分礦井采用的過(guò)于陳舊的水泵，不采購(gòu)、使用先進(jìn)的水泵運(yùn)行系統(tǒng)等，這樣不僅是加大能量損耗，還會(huì)加大檢修成本，浪費(fèi)人力資源。

1.3 水泵管路運(yùn)行效率偏低

礦山水泵管路運(yùn)行效率偏低，同樣是影響水泵安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因之一，主要是有2個(gè)方面：一是水泵工藝設(shè)計(jì)不合理；另一個(gè)是未能充分結(jié)合礦山開(kāi)采具體情況，這個(gè)主要是因?yàn)樵缙诘墓苈吩O(shè)計(jì)和礦山企業(yè)后期的發(fā)展，不斷的礦井深部延伸的沖突，以及水泵管路的老化和積垢堵塞，導(dǎo)致水泵管路運(yùn)行效率與實(shí)際作業(yè)需求相背離。所以，在排水管路和水泵選購(gòu)時(shí)，應(yīng)該匹配選購(gòu)，但是可能出現(xiàn)管路阻力過(guò)大或者管徑不符合標(biāo)準(zhǔn)的諸多問(wèn)題，影響到礦山水泵運(yùn)行效率。礦山水泵最大系統(tǒng)效率，伴隨著流量增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，如果礦山水泵標(biāo)準(zhǔn)僅僅停留在工作效率方面，可能導(dǎo)致管路阻力增大、降低管路效率，最終可能導(dǎo)致結(jié)果適得其反，還會(huì)制約礦山開(kāi)采活動(dòng)有序的開(kāi)展。

2 礦山水泵改造的必要性

在礦山開(kāi)采活動(dòng)開(kāi)展中，水災(zāi)是一種危害性較大的災(zāi)害，嚴(yán)重威脅到井下作業(yè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。雖然凡口鉛鋅礦經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)改造，采取了一系列的防護(hù)措施，現(xiàn)已在豎井的各級(jí)主巷道里建起水泵房，成功地將絕大部分井下冒水和地表滲水引到水泵房，再借助安裝在水泵房的多級(jí)離心式水泵，逐級(jí)地將井下水排放到地面。但由于井下開(kāi)采活動(dòng)的復(fù)雜性，井下冒水的水質(zhì)水量不確定性，尤其是在降雨季節(jié)，地表滲水量會(huì)突然加大等這些不確定因素。而礦山井下作業(yè)環(huán)境較為惡劣，水泵在運(yùn)行期間很容易出現(xiàn)磨損、老化，影響到水泵的運(yùn)行效率和運(yùn)行安全。所有這些都是會(huì)制約井下開(kāi)采作業(yè)活動(dòng)的順利進(jìn)行，威脅礦井作業(yè)人員安全的因素。鑒于礦山水泵的運(yùn)行現(xiàn)狀，為了保證井下掘進(jìn)作業(yè)活動(dòng)的安全、有序進(jìn)行，除了應(yīng)該剖析礦山水泵運(yùn)行現(xiàn)狀、問(wèn)題外，還應(yīng)需要結(jié)合實(shí)際情況不斷推動(dòng)水泵性能改造，實(shí)現(xiàn)其性能的進(jìn)一步改造升級(jí)，以更好地適應(yīng)惡劣工況，具備更強(qiáng)的耐腐蝕和耐沖擊能力。這樣，才能確保礦山水泵高效、安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，保障礦山開(kāi)采活動(dòng)順利展開(kāi)，為礦井作業(yè)人員生命財(cái)產(chǎn)安全提供堅(jiān)實(shí)的保障。

3 礦山水泵性能改造的有效措施

礦山水泵運(yùn)行期間，針對(duì)其中的問(wèn)題需要不斷改造和完善，提升其性能才能更好地保證水泵安全、穩(wěn)定、高效、可靠地運(yùn)行。這就要求企業(yè)立足實(shí)際情況，除了要加強(qiáng)對(duì)水泵的設(shè)備管理工作之外，還應(yīng)該把握礦山水泵運(yùn)行規(guī)律，尋求合理措施對(duì)水泵進(jìn)行技術(shù)性的改造，提高其性能，降低能源損耗和設(shè)備故障概率，降低礦山企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本。這樣，才能為礦山作業(yè)活動(dòng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為礦山作業(yè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全提供堅(jiān)實(shí)的保障。

3.1 提高礦山水泵的自身效率

為了保證礦山水泵能夠安全穩(wěn)定高效可靠的運(yùn)行，就要提高水泵的效率、優(yōu)化其性能。除了要做好及時(shí)對(duì)水泵進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和檢修，全面清除水泵運(yùn)行中出現(xiàn)的隱患的工作之外，最直接的方法就是不斷引進(jìn)國(guó)內(nèi)外的水泵的前沿技術(shù)，增加資金投入力度，更新陳舊的水泵，盡可能選擇新式節(jié)能高效、耐磨抗腐蝕的水泵。比如凡口鉛鋅礦，在一些重要的井下水泵房，采用進(jìn)口的6LHS-162型單級(jí)式的離心水泵（圖1）和國(guó)產(chǎn)的MD耐磨型多級(jí)式的離心水泵（圖2），都收到了極好效果。不但較好地保證了礦山井下安全穩(wěn)定高效可靠的排水工作，并且減少了設(shè)備的耗電。據(jù)統(tǒng)計(jì)，單機(jī)臺(tái)的開(kāi)機(jī)能耗下降在5%以上。同時(shí)，水泵的大修周期延長(zhǎng)了1.5倍以上，極大減少了設(shè)備的維修工作量。所有這些都使企業(yè)的經(jīng)營(yíng)綜合效益得以提高。

3.2 提升礦山水泵的運(yùn)行工況效率

根據(jù)離心水泵的性能特性曲線（圖3），水泵在高效區(qū)的范圍內(nèi)運(yùn)行是最優(yōu)的（其中，A點(diǎn)為水泵揚(yáng)程曲線以及管阻特性曲線的交匯點(diǎn)）。此時(shí)，水泵的運(yùn)行效率最高，不低于額定最高效率的90%，而消耗是最小的，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，這樣也就不容易損壞水泵設(shè)備，此時(shí)水泵能夠得到最好的發(fā)揮，得到最大化的經(jīng)濟(jì)效益。首先這里最關(guān)鍵的因素還是受制于最初的安裝方案和設(shè)備的選型。其次就是在投入實(shí)際的使用之后，絕大部分的水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)都是處在工作狀況點(diǎn)的高效區(qū)范圍以下的，所以提升水泵在工作狀況點(diǎn)的高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行是十分必要的。凡口鉛鋅礦在這方面目前主要是采用電動(dòng)閘閥調(diào)節(jié)的辦法，即在不改變水泵性能曲線的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)閘閥的開(kāi)閉程度來(lái)改變排水管路阻力的大小，從而以達(dá)到改變工作狀況點(diǎn)的目的。這在實(shí)際使用過(guò)程中非常簡(jiǎn)單和有效，在一定程度上提高了礦山水泵的運(yùn)行工況效率。同時(shí)，還會(huì)根據(jù)具體的生產(chǎn)實(shí)際，在改變水泵的轉(zhuǎn)速方面，即通過(guò)電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，以及在對(duì)水泵的工作主件葉輪的直徑切削方面努力優(yōu)化，也在一定程度上提高了礦山水泵的運(yùn)行工況效率。

圖1 6LHS-162型單級(jí)式離心水泵

圖2 MD耐磨型多級(jí)式離心水泵

3.3 降低排水管路和吸水管路的阻力

降低排水管路的阻力就是降低總揚(yáng)程，就能夠提高水泵的效率。由于受初始安裝方案、設(shè)備選型等因素限制，為了降低排水管路的阻力，凡口鉛鋅礦目前采用的方法主要是：盡量避免在排水管路上加設(shè)附件。定期檢查管路的情況，對(duì)有破損的地方要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，老化的管道要及時(shí)進(jìn)行更換，避免管路的泄漏。并定期進(jìn)行排水管路的清理清掃工作，減少管路阻力。同時(shí)可以視生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)情況實(shí)行雙管排水。所有這些工作都是可以幫助提高礦山水泵系統(tǒng)的效率。同時(shí)，降低吸水管路的阻力也是降低總揚(yáng)程，達(dá)到節(jié)約電能，提高水泵的效率的一種方法。同時(shí)更重要的是在于改善了水泵的吸水性能，防止發(fā)生汽蝕的現(xiàn)象。降低吸水管路阻力的方法，主要是要做好對(duì)加設(shè)在水泵房里的沉淀水倉(cāng)，即吸水井要進(jìn)行定期清理，使得充分沉淀的礦粉或其他雜質(zhì)能及時(shí)得到清理，確保水質(zhì)要求。吸水管路也要進(jìn)行定期檢查，視情況予于清理、修復(fù)或更換，確保管路完好暢通。同時(shí)使用真空泵的引水方式，淘汰舊的、落后的底閥運(yùn)轉(zhuǎn)方式。

圖3 水泵工況點(diǎn)

3.4 做好礦山水泵的密封和潤(rùn)滑的工作

離心水泵的密封方式簡(jiǎn)單但對(duì)水泵的使用有著重要意義。目前凡口鉛鋅礦使用的密封裝置是采用填料密封。隨著工業(yè)的進(jìn)步發(fā)展，新材料新能源等不斷出現(xiàn)，密封裝置上的填料材料也層出不窮，在淘汰舊有的石棉繩填料，采用了新的碳素纖維填料后，不但提高了密封效果，保證了水泵的抽吸性能，同時(shí)在填料的使用壽命上也延長(zhǎng)了，即填料的更換頻率次數(shù)方面下降了。潤(rùn)滑的工作一直都被礦山企業(yè)所忽視，這里面有著各種因素，但隨著時(shí)代的進(jìn)步，潤(rùn)滑的工作已慢慢成為現(xiàn)代企業(yè)降低設(shè)備故障率、節(jié)能降耗的一個(gè)重要途徑。礦山水泵的運(yùn)行環(huán)境的惡劣性，也決定了加強(qiáng)水泵的潤(rùn)滑管理，在合理選油、用油和正確換油、清洗、過(guò)濾等方面，都有很多工作要去努力。

4 結(jié)論

綜上所述，為了可以提升礦山企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，謀求可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)礦山企業(yè)的設(shè)備改造和升級(jí)是必然選擇。這就需要礦山企業(yè)引進(jìn)前沿的水泵以及技術(shù)，提升作業(yè)人員的專業(yè)能力和責(zé)任素養(yǎng)，在設(shè)計(jì)、安裝、使用、保養(yǎng)、檢修、安全管理等多個(gè)環(huán)節(jié)把好關(guān)，立足于礦山水泵實(shí)際運(yùn)行情況，及時(shí)分析和解決其中的問(wèn)題。在把握礦山水泵運(yùn)行性能和改造要點(diǎn)基礎(chǔ)上，采用合理有效措施來(lái)提升礦山水泵的性能，這樣可以為礦山企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)礦山開(kāi)采行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。