馮志科 喬鳳鳳

摘要：煤礦井下主排水泵運(yùn)行能耗高，維護(hù)主排水泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，可以降低礦井下生產(chǎn)成本。文章主要討論煤礦井下主排水泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，討論影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素，掌握主排水泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施，以此實(shí)現(xiàn)企業(yè)長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：煤礦井;主排水泵;經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;管理效果

由于采礦工藝的自動(dòng)化與機(jī)械化水平不斷提升，所以必須確保煤礦開采設(shè)備的性能和質(zhì)量，掌握先進(jìn)的開采工藝。然而在生產(chǎn)實(shí)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(yùn)輸管道的檢修維護(hù)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(chǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，屬于煤礦耗電設(shè)備。由于單機(jī)運(yùn)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(yùn)行方式改善，確保主排水泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果，同時(shí)增加煤礦井下生產(chǎn)效益。

一、主排水泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

以大型排水泵為例進(jìn)行分析，排水泵涉及到泵密封、軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)、固定等部位。第一，固定部位：涉及到導(dǎo)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(zhuǎn)動(dòng)部位：涉及到葉輪、軸、平衡盤，轉(zhuǎn)動(dòng)部分為兩端軸承支撐。按照標(biāo)準(zhǔn)揚(yáng)程，合理設(shè)定水泵級(jí)數(shù)。第三，軸承部位：排水泵應(yīng)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(jié)合面，涂抹潤(rùn)滑脂密封。泵轉(zhuǎn)動(dòng)部分、固定部分間，采用填料、密封環(huán)導(dǎo)翼套密封。應(yīng)用耐油橡膠密封鉛、擋水圈，以免進(jìn)入軸承。

二、主排水泵注意問題

（一）泵裝配與拆卸

泵裝配質(zhì)量，對(duì)泵性能影響非常大。不同葉輪出口中線，應(yīng)當(dāng)與導(dǎo)翼進(jìn)口中線對(duì)齊。同時(shí)，泵轉(zhuǎn)動(dòng)部分、固定部分密封間隙的規(guī)定嚴(yán)格，當(dāng)間隙比較小時(shí)，會(huì)加劇零部件磨損，縮短水泵使用壽命。當(dāng)間隙較大時(shí)，將會(huì)增加漏項(xiàng)，使水泵效率降低。泵裝配與裝卸，應(yīng)當(dāng)遵循泵總裝設(shè)圖實(shí)施。

（二）泵安裝

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

（三）啟動(dòng)

第一，啟動(dòng)泵之前，使用手盤轉(zhuǎn)動(dòng)泵，確保泵運(yùn)行靈活性。第二，泵、電機(jī)相互脫離，注重檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向準(zhǔn)確性。第三，將水灌入到泵內(nèi)，抽查真空引水，同時(shí)關(guān)閉出口閘閥、壓力表旋塞。第四，水泵啟動(dòng)，開啟壓力表旋塞、真空表旋塞，同時(shí)開啟出口閘門，直到壓力表指征達(dá)到壓力要求。

（四）運(yùn)轉(zhuǎn)

第一，嚴(yán)禁堵塞平衡管。第二，泵軸竄動(dòng)位于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，確保填料壓實(shí)緊密度。第三，水泵運(yùn)行期間，應(yīng)當(dāng)做好定期檢修處理。針對(duì)葉輪和口環(huán)間隙，當(dāng)磨損量較大時(shí)，則應(yīng)當(dāng)更換葉輪與口環(huán)。

（五）停車

出口閥門關(guān)閉之后，同時(shí)關(guān)閉真空表旋塞、壓力表旋塞，之后將電機(jī)關(guān)閉。

三、煤礦井下主排水泵運(yùn)行效率

煤礦井下主排水泵，多遵循直聯(lián)式運(yùn)行模式。系統(tǒng)運(yùn)行效率，涉及到水泵效率、管路效率、電動(dòng)機(jī)效率。在計(jì)算電動(dòng)機(jī)效率時(shí)，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(yáng)程，屬于排水垂高、損失揚(yáng)程相加和。管路效率、管路長(zhǎng)度、管路阻力具備相關(guān)性。煤礦企業(yè)優(yōu)化管路長(zhǎng)度、阻力，可以提升管路運(yùn)行效率，進(jìn)一步提升主排水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。在計(jì)算水泵效率時(shí)，需要應(yīng)用以下公式：

上式中，Q表示水泵流量，Hz表示水泵總揚(yáng)程，N表示水泵軸功率。當(dāng)水泵類型不同時(shí)，總揚(yáng)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(shè)備，以此提升水泵效率，實(shí)現(xiàn)主排水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

四、煤礦井下主排水泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行途徑

（一）維護(hù)主排水泵運(yùn)轉(zhuǎn)高效性

主排水泵運(yùn)行過程中，針對(duì)大檢修泵、新水泵，運(yùn)行效率比較高。按照數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，多級(jí)離心式水泵可以長(zhǎng)時(shí)間維持高效率。當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于600h，則運(yùn)行損耗比較高。引發(fā)此種現(xiàn)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(hù)水泵，合理應(yīng)用抗氣蝕性材料，可以確保主排水泵運(yùn)行高效性，提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

定期檢修水泵時(shí)，煤礦企業(yè)發(fā)現(xiàn)水泵運(yùn)行效益不佳時(shí)，需要開展大檢修操作。采用檢測(cè)方式，可以及時(shí)檢修低效率水泵。關(guān)注耗電量變化，在泵房管路出口位置，裝置流量測(cè)定裝置。 所以，煤礦企業(yè)定期檢查水泵效率，將測(cè)定裝置安裝在水泵房噴嘴、標(biāo)準(zhǔn)堰口部位，以此掌握主排水泵運(yùn)行效率。當(dāng)數(shù)據(jù)變化顯著時(shí)，則應(yīng)當(dāng)暫停水泵運(yùn)行，開展升井大檢修處理。升井大檢修處理時(shí)，注重更換配件，全面提升水泵效率。技術(shù)人員注重更換測(cè)量配件，維護(hù)水泵性能，確保水泵運(yùn)行安全性，之后做好下井安裝操作。在應(yīng)用抗氣蝕性材料時(shí)，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(yīng)用抗氣蝕性材料，以此降低水泵部件磨損，全面延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。相比于鑄鐵葉輪，銅質(zhì)葉輪具備較強(qiáng)耐磨性，可以將運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)至2000h，鑄鐵葉輪運(yùn)行時(shí)間為600h。

（二）應(yīng)用先進(jìn)主排水泵設(shè)備

通過分析研究可知，當(dāng)水泵設(shè)備不同時(shí)，水泵效率的差異比較大。煤礦企業(yè)需要應(yīng)用先進(jìn)主排水泵設(shè)備，確保水泵運(yùn)行高效性，全面提升主排水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)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(yīng)磨損水泵設(shè)備器件，影響設(shè)備運(yùn)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(shí)可以延長(zhǎng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)效果。例如某煤礦企業(yè)，注重優(yōu)化改進(jìn)主排水泵，推廣應(yīng)用耐磨多級(jí)離心水泵，水泵材料應(yīng)用合金材料，優(yōu)化水泵葉輪、吸水口位置力學(xué)參數(shù)，以此加強(qiáng)耐磨性能。通過大量生產(chǎn)實(shí)踐可知，MD型耐磨多級(jí)離心水泵，當(dāng)作業(yè)環(huán)境泥沙量小于1%時(shí)，運(yùn)行3000h效率，會(huì)顯著低于10%。當(dāng)作業(yè)環(huán)境泥沙量在1%～10%時(shí)，運(yùn)行2000h效率降低小于10%。通過上述分析可知，當(dāng)水泵設(shè)備性能優(yōu)異時(shí)，可以提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

（三）注重主排水泵清潔處理

管路阻力會(huì)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(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。在清潔主排水泵時(shí)，需要應(yīng)用以下措施：第一，清潔水倉：水倉、吸水井雜物，對(duì)水泵出口堵塞影響較大，還會(huì)使水泵流量降低，相應(yīng)增加管路阻力，還會(huì)導(dǎo)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(guān)規(guī)定。在挖掘之后，利用管道設(shè)計(jì)創(chuàng)新方式，可以避免產(chǎn)生污泥。例如某煤礦企業(yè)，技術(shù)人員設(shè)計(jì)主排水泵系統(tǒng)時(shí)，需要應(yīng)用2條排水管道，實(shí)現(xiàn)多管道排水效果，使管道內(nèi)部流速降低，不僅可以提升水泵運(yùn)行效率，還可以避免產(chǎn)生污泥。礦區(qū)主排水泵應(yīng)用雙管排水方案，日節(jié)電為每小時(shí)615kW，節(jié)電量達(dá)到每小時(shí)21.2萬kW，全面提升主排水泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果，使煤礦生產(chǎn)成本降低。

（四）降低富裕揚(yáng)程

主排水泵設(shè)計(jì)保守，會(huì)增加各類經(jīng)濟(jì)損失，影響水泵選型效果，從而增加揚(yáng)程，致使電機(jī)處于過載狀態(tài)，加劇水泵氣蝕，降低運(yùn)行效率，產(chǎn)生能源浪費(fèi)問題。注重水泵揚(yáng)程調(diào)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(jí)方式。當(dāng)水泵單級(jí)揚(yáng)程大于1時(shí)，則采用換泵、抽級(jí)方式。通過實(shí)踐可知，為了確保主排水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，必須提升主排水泵運(yùn)行效率，從而增加排水效益。

（五）改良硬件設(shè)施

按照水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，明確泵件材料與型號(hào)，以此提升泵件工作效率，確保泵件處于高效運(yùn)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(zhì)量泵件，與制造廠家保持聯(lián)系，確保泵件具備耐氣蝕性、耐磨性優(yōu)勢(shì)。例如次級(jí)葉輪、導(dǎo)葉等部件，可以應(yīng)用耐磨合金鑄鐵制造。在生產(chǎn)首級(jí)葉輪時(shí)，可以應(yīng)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(yīng)用鋅基合金制作。第二，在實(shí)行耐氣蝕性操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)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(duì)泵件過流部件，必須加強(qiáng)管理與維護(hù)操作，為了全面提升水泵運(yùn)行效率，可以適當(dāng)降低泵件氣化壓力。

（六）全面監(jiān)控排水泵零部件

水泵運(yùn)行操作時(shí)，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控水泵，通過現(xiàn)代化設(shè)備、先進(jìn)性技術(shù)，可以高效操作水泵動(dòng)態(tài)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控。在控制水泵時(shí)，可以應(yīng)用信號(hào)交換方式，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制水泵，同時(shí)反映地面信息，編輯水泵運(yùn)行效益。針對(duì)水泵運(yùn)行狀態(tài)，通過監(jiān)控平臺(tái)予以監(jiān)控。遠(yuǎn)程操作平臺(tái)，既可以對(duì)運(yùn)行狀態(tài)予以監(jiān)控，還可以查詢歷史數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)水泵故障問題，將圖像傳輸?shù)降孛?。為了加?qiáng)主排水泵運(yùn)行效益，必須全面監(jiān)控設(shè)備零部件。

五、結(jié)語

綜上所述，煤礦井下主排水泵運(yùn)行時(shí)，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(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。通過本文研究分析能夠看出，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)維護(hù)主排水泵運(yùn)行高效性，合理應(yīng)用主排水泵設(shè)備，注重清潔主排水泵，使主排水泵運(yùn)行成本降低，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展效益。為了提升主排水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，注重維護(hù)主排水泵運(yùn)轉(zhuǎn)高效性、推廣應(yīng)用先進(jìn)主排水泵設(shè)備、注重主排水泵清潔處理、降低富裕揚(yáng)程、改良硬件設(shè)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(yùn)行狀態(tài)，全面提升運(yùn)行效益。

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