煤礦井下主排水泵經濟運行的途徑探究

馮志科 喬鳳鳳

摘要：煤礦井下主排水泵運行能耗高，維護主排水泵經濟運行，可以降低礦井下生產成本。文章主要討論煤礦井下主排水泵經濟運行，討論影響經濟運行的因素，掌握主排水泵經濟運行措施，以此實現企業(yè)長久穩(wěn)定發(fā)展目標。

關鍵詞：煤礦井;主排水泵;經濟運行;管理效果

由于采礦工藝的自動化與機械化水平不斷提升，所以必須確保煤礦開采設備的性能和質量，掌握先進的開采工藝。然而在生產實踐中，煤礦供排水系統(tǒng)存在安全隱患，極易增加人工監(jiān)督與管理難度，并且水泵和運輸管道的檢修維護消耗量大。煤礦井下主排水裝置，涉及到吸水管路、水泵、附件，可以排出井下涌水，既可以確保礦井安全生產，還可以實現長時間運行，屬于煤礦耗電設備。由于單機運行功率高，能源損耗比較多，因此用電成本高。煤礦企業(yè)注重主排水泵系統(tǒng)運行方式改善，確保主排水泵經濟運行效果，同時增加煤礦井下生產效益。

一、主排水泵結構特點

以大型排水泵為例進行分析，排水泵涉及到泵密封、軸承、轉動、固定等部位。第一，固定部位：涉及到導翼、前段、軸承體、中后段，由螺栓連接。前段吸入口為水平向，后段吐出口為垂直向上。第二，轉動部位：涉及到葉輪、軸、平衡盤，轉動部分為兩端軸承支撐。按照標準揚程，合理設定水泵級數。第三，軸承部位：排水泵應用單列、雙列圓柱滾子軸承。第四，泵密封：泵的前段、中段、后段結合面，涂抹潤滑脂密封。泵轉動部分、固定部分間，采用填料、密封環(huán)導翼套密封。應用耐油橡膠密封鉛、擋水圈，以免進入軸承。

二、主排水泵注意問題

（一）泵裝配與拆卸

泵裝配質量，對泵性能影響非常大。不同葉輪出口中線，應當與導翼進口中線對齊。同時，泵轉動部分、固定部分密封間隙的規(guī)定嚴格，當間隙比較小時，會加劇零部件磨損，縮短水泵使用壽命。當間隙較大時，將會增加漏項，使水泵效率降低。泵裝配與裝卸，應當遵循泵總裝設圖實施。

（二）泵安裝

除基礎性安裝要求外，本型泵安裝還需要注意以下要點：第一，電機、泵聯軸器保持間隙，間隙大于泵軸總竄量。第二，電機、泵中心線處于同一水平線。

（三）啟動

第一，啟動泵之前，使用手盤轉動泵，確保泵運行靈活性。第二，泵、電機相互脫離，注重檢查電機轉向準確性。第三，將水灌入到泵內，抽查真空引水，同時關閉出口閘閥、壓力表旋塞。第四，水泵啟動，開啟壓力表旋塞、真空表旋塞，同時開啟出口閘門，直到壓力表指征達到壓力要求。

（四）運轉

第一，嚴禁堵塞平衡管。第二，泵軸竄動位于標準范圍內，確保填料壓實緊密度。第三，水泵運行期間，應當做好定期檢修處理。針對葉輪和口環(huán)間隙，當磨損量較大時，則應當更換葉輪與口環(huán)。

（五）停車

出口閥門關閉之后，同時關閉真空表旋塞、壓力表旋塞，之后將電機關閉。

三、煤礦井下主排水泵運行效率

煤礦井下主排水泵，多遵循直聯式運行模式。系統(tǒng)運行效率，涉及到水泵效率、管路效率、電動機效率。在計算電動機效率時，需要遵循以下公式：

在上式中，Ha表示排水垂高;Hz表示排水總揚程，屬于排水垂高、損失揚程相加和。管路效率、管路長度、管路阻力具備相關性。煤礦企業(yè)優(yōu)化管路長度、阻力，可以提升管路運行效率，進一步提升主排水泵運行經濟性。在計算水泵效率時，需要應用以下公式：

上式中，Q表示水泵流量，Hz表示水泵總揚程，N表示水泵軸功率。當水泵類型不同時，總揚程、水流量差異比較大，水泵效率也不同。煤礦企業(yè)選擇適宜的水泵設備，以此提升水泵效率，實現主排水泵運行經濟性。

四、煤礦井下主排水泵經濟運行途徑

（一）維護主排水泵運轉高效性

主排水泵運行過程中，針對大檢修泵、新水泵，運行效率比較高。按照數據統(tǒng)計可知，多級離心式水泵可以長時間維持高效率。當運行時間大于600h，則運行損耗比較高。引發(fā)此種現象的原因，多是由于水泵磨損、氣蝕所致。煤礦企業(yè)定期檢修和養(yǎng)護水泵，合理應用抗氣蝕性材料，可以確保主排水泵運行高效性，提升運行經濟性。

定期檢修水泵時，煤礦企業(yè)發(fā)現水泵運行效益不佳時，需要開展大檢修操作。采用檢測方式，可以及時檢修低效率水泵。關注耗電量變化，在泵房管路出口位置，裝置流量測定裝置。 所以，煤礦企業(yè)定期檢查水泵效率，將測定裝置安裝在水泵房噴嘴、標準堰口部位，以此掌握主排水泵運行效率。當數據變化顯著時，則應當暫停水泵運行，開展升井大檢修處理。升井大檢修處理時，注重更換配件，全面提升水泵效率。技術人員注重更換測量配件，維護水泵性能，確保水泵運行安全性，之后做好下井安裝操作。在應用抗氣蝕性材料時，主排水泵口環(huán)、平衡盤、葉輪屬于易損零部件，煤礦企業(yè)可以替換原材料，應用抗氣蝕性材料，以此降低水泵部件磨損，全面延長運行時間。相比于鑄鐵葉輪，銅質葉輪具備較強耐磨性，可以將運行時間延長至2000h，鑄鐵葉輪運行時間為600h。

（二）應用先進主排水泵設備

通過分析研究可知，當水泵設備不同時，水泵效率的差異比較大。煤礦企業(yè)需要應用先進主排水泵設備，確保水泵運行高效性，全面提升主排水泵運行經濟性。通常情況下，煤礦井下作業(yè)環(huán)境惡劣，雜物與污染物比較多，相應磨損水泵設備器件，影響設備運行效率。所以，煤礦企業(yè)引入高耐磨性水泵，減少零部件損壞率，同時可以延長水泵運轉效果。例如某煤礦企業(yè)，注重優(yōu)化改進主排水泵，推廣應用耐磨多級離心水泵，水泵材料應用合金材料，優(yōu)化水泵葉輪、吸水口位置力學參數，以此加強耐磨性能。通過大量生產實踐可知，MD型耐磨多級離心水泵，當作業(yè)環(huán)境泥沙量小于1%時，運行3000h效率，會顯著低于10%。當作業(yè)環(huán)境泥沙量在1%～10%時，運行2000h效率降低小于10%。通過上述分析可知，當水泵設備性能優(yōu)異時，可以提升運行經濟性。

（三）注重主排水泵清潔處理

管路阻力會極大影響管路效率，煤礦企業(yè)利用水泵清潔方式，可以使管路阻力降低，確保主排水泵運行經濟性。在清潔主排水泵時，需要應用以下措施：第一，清潔水倉：水倉、吸水井雜物，對水泵出口堵塞影響較大，還會使水泵流量降低，相應增加管路阻力，還會導致水泵燒毀。煤礦企業(yè)注重水倉清潔處理，遵循煤礦企業(yè)相關規(guī)定。在挖掘之后，利用管道設計創(chuàng)新方式，可以避免產生污泥。例如某煤礦企業(yè)，技術人員設計主排水泵系統(tǒng)時，需要應用2條排水管道，實現多管道排水效果，使管道內部流速降低，不僅可以提升水泵運行效率，還可以避免產生污泥。礦區(qū)主排水泵應用雙管排水方案，日節(jié)電為每小時615kW，節(jié)電量達到每小時21.2萬kW，全面提升主排水泵經濟運行效果，使煤礦生產成本降低。

（四）降低富裕揚程

主排水泵設計保守，會增加各類經濟損失，影響水泵選型效果，從而增加揚程，致使電機處于過載狀態(tài)，加劇水泵氣蝕，降低運行效率，產生能源浪費問題。注重水泵揚程調整，需要車削葉輪外徑，拆解葉輪。在煤礦企業(yè)中，D型泵使用壽命較短，因此需要采用換泵、抽級方式。當水泵單級揚程大于1時，則采用換泵、抽級方式。通過實踐可知，為了確保主排水泵運行經濟性，必須提升主排水泵運行效率，從而增加排水效益。

（五）改良硬件設施

按照水質標準，明確泵件材料與型號，以此提升泵件工作效率，確保泵件處于高效運行狀態(tài)。一般情況下，可以通過以下方式予以改良：第一，制定高質量泵件，與制造廠家保持聯系，確保泵件具備耐氣蝕性、耐磨性優(yōu)勢。例如次級葉輪、導葉等部件，可以應用耐磨合金鑄鐵制造。在生產首級葉輪時，可以應用錫青銅材料制造。采用不銹鋼口環(huán)鍍裝，前段與出口段口環(huán)，可以應用鋅基合金制作。第二，在實行耐氣蝕性操作時，應當選用高性能泵件，優(yōu)化泵件吸入裝置，提升氣蝕有效余量。針對泵件過流部件，必須加強管理與維護操作，為了全面提升水泵運行效率，可以適當降低泵件氣化壓力。

（六）全面監(jiān)控排水泵零部件

水泵運行操作時，可以遠程監(jiān)控水泵，通過現代化設備、先進性技術，可以高效操作水泵動態(tài)，同時實現地面監(jiān)控。在控制水泵時，可以應用信號交換方式，通過計算機系統(tǒng)控制水泵，同時反映地面信息，編輯水泵運行效益。針對水泵運行狀態(tài)，通過監(jiān)控平臺予以監(jiān)控。遠程操作平臺，既可以對運行狀態(tài)予以監(jiān)控，還可以查詢歷史數據、預測水泵故障問題，將圖像傳輸到地面。為了加強主排水泵運行效益，必須全面監(jiān)控設備零部件。

五、結語

綜上所述，煤礦井下主排水泵運行時，水泵效率、管路效率所致影響比較明顯。注重優(yōu)化水泵與管路，可以提升主排水泵運行經濟性。通過本文研究分析能夠看出，煤礦企業(yè)應當維護主排水泵運行高效性，合理應用主排水泵設備，注重清潔主排水泵，使主排水泵運行成本降低，實現煤礦企業(yè)的長久穩(wěn)定發(fā)展效益。為了提升主排水泵運行經濟性，注重維護主排水泵運轉高效性、推廣應用先進主排水泵設備、注重主排水泵清潔處理、降低富裕揚程、改良硬件設施、全面監(jiān)控排水泵零部件，使主排水泵處于安全穩(wěn)定運行狀態(tài)，全面提升運行效益。

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（作者單位： 馮志科，神東煤炭集團寸草塔煤礦;喬鳳鳳，神東煤炭集團礦業(yè)服務公司）