矿山水泵运行状况及节能改造分析

2018-01-29刘兆瑞

中国设备工程 2018年21期

刘兆瑞

（新疆哈巴河阿舍勒铜业股份有限公司，新疆哈巴河 836700）

水泵是矿山开采过程中重要的机械设备，其对矿山的顺利开采具有重要的作用，它是消除水灾所需要使用的必要设备，然而由于矿山开采环境的复杂性，很容易就会导致水泵在使用的过程中出现各种问题，这也是矿山水泵运行中常遍存在的现象。为了保证矿山水泵具有良好的运行状况，就需要对其运行中存在的问题进行全面的了解，进而进行有效的节能改造，这也是矿山开采与矿业发展中需要重视的内容。

1 矿山水泵运行状况

1.1 水泵运行工况的效率

在水泵使用的过程中，其实际运行工况的效率是和水泵自身效率不相同的，一般水泵自身效率是比水泵运行的效率高的，但是，矿山水泵在使用中却往往存在效率低的问题，并达不到预期的运行效率，因此，对于矿山的开采进度是有着一定影响的，并不能有效的满足开采需求。另外，在实际的矿山水泵使用中，使用不当的情况也时常出现，一些人员的综合素质是有待提高的，由于他们操作不当情况的出现，导致水泵运行效率的问题，同时在水泵的选择和使用中，还会出现过于追求水泵具有的高性能，而对工程实际的情况并没有了解，导致水泵设备的使用和实际需求不符，出现大材小用的情况，这对设备资源的使用存在很大的浪费，也可能会产生更多的能源消耗。

1.2 水泵设备性能

在矿山水泵的使用过程中，水泵设备自身的性能对水泵的稳定性也有着直接的影响，只有水泵设备具有良好的性能，才能保证水泵长久有效的运行，为矿山开采提供良好的条件但是在实际的矿山水泵的使用中，一些企业为了实现对成本的节省，对于水泵设备的使用性能并没有进行严格的把控，还会使用一些比较陈旧的水泵设备，这些设备难免会存在一定的运行问题，同时对于陈旧设备也没有采取有效的更新维护措施，这导致水泵设备在长期的运行情况下很容易存在设备问题，如果没有对其进行及时有效的维护，可能导致安全事故的发生。

1.3 管路效率

在矿山水泵的使用中，其水泵效果的体现和排水管路有着密切的关系，排水管路的合理性决定着管路排水的效率。在实际的矿山水泵运行中，往往还存在排水管道和水泵的匹配问题，由于它们两者匹配的不合理，会出现管径的偏小或者管路阻力的偏大。在水泵使用的过程中，其一吨水的百米电耗所具有的最低工况就是其系统效率的最大工况，同时系统的效率是随着水流量的增加而增加的，则在水泵效率的最高点来进行水泵节能降耗的工况选择，是不具有科学性的，另外，矿水水泵管道随着长期的使用，也会存在一定的水垢现象，而出现这样的情况势必会造成其管路阻力的增加，进而导致管路的效率降低，影响其使用的性能。

1.4 水泵运行效率损失

在矿山水泵的使用中，其运行过程中会受到诸多因素的影响，进而就会影响其运行的效率，同时这些影响因素也是很难避免的。在水泵使用的过程中，水质会对其设备造成一定的影响，若水中存在一定的固体颗粒，受到这些固体颗粒的长期作用，就会对水泵叶片的出口边缘造成一定的磨损，进一步就会造成叶片的出口角出现变化。如果出口角情况比较严重，这就会影响到水泵特性曲线变化，从而造成恶性循环。另外，水泵的叶轮流道也可能出现堵塞的情况，由于矿井的水仓或者沉淀池可能存在功效不足的情况，以及入口处出现漂浮物拦截不利的情况，就可能导致矿井中出现大量的污泥和木屑杂物的沉淀，进而堵塞水泵的流道，在管道特性不变的情况下，很可能就会造成水泵的扬程曲线发生内缩，其效力特性也会朝着其流量的减少方向进行移动，其工况点也会随着管道的特性曲线流量降低的方向进行滑移。

2 矿山水泵的节能改造措施

2.1 对水泵的内部损失进行控制

水泵的使用主要是通过将电机机械能转换为流体机械能的过程，在这个过程中是存在诸多形式的能量损失的，由于这些损失的产生过程是十分复杂的，水流流体的运动情况也是充满复杂性，对于这些损失的计算并没有精确的计算方法和计算结果，需要从影响这些损失出现的因素进行管理，来实现对其内部损失的控制。首先需要针对水泵的机械效率进行控制，水泵机械效率和泵机的叶轮具有的几何形状有着密切的关系。在进行具有高扬程水泵的设计中，想要实现机械效率的提高，就需要其转速较高并且叶轮的直径也比较小，还要尽可能的采用多级泵，或者合理的增加叶轮叶片出口的安装角，这样来有效的避免叶轮直径的过大，造成损失的增加，然后还要对水泵内部流动损失进行控制。为了避免其水泵内部的流动损失过大，在水泵的装配中要保证合理，其叶轮的出口和导水圈也要吻合，并且还要合理的确定其过流部件流速值，避免脱流情况的出现。

2.2 进行水泵的合理选型

水泵的节能效果受到诸多因素的影响，其和管网设计的合理性以及匹配性具有着直接的关系，因此，在进行水泵的设计中一定要保证其流量以及扬程和管网需要的标准具有一致性。为了防止水泵额定参数比实际的运行参数过大而造成可靠性的降低，就需要根据实际的情况来采用切割叶片和更换叶轮的方法来对水泵实现有效的技术改造。在现阶段我国的矿山水泵使用中，水泵类型是十分繁多的，对于那些效率指标不高的水泵要进行及时的更换，还可以设计一些效率高的模型叶轮来对原来的叶轮进行更换，从而实现有效的节能目的。

2.3 水泵的调速节能

在水泵的运行过程中，往往存在一定的叶轮以及轴承的磨损情况，面对这种情况就可以采用变速调节的方式来进行减轻，这样就可以实现对设备使用性能的提高，改善其启动的性能。另外，还可以采用变频技术来对电机进行有效的调速。在水泵的设计中，由于层层的加码，会留有很大富裕量，这对能源的消耗是存在一定的浪费的。为了满足对生产工艺要求，一般还会选择节流调节，这也就增加了能源的消耗，同时为了实现对水泵能耗的降低，在对管道阻力降低时需要出合理选择配套的调度，并使用调速驱动的方式来进行水泵的调速。

2.4 对水泵进行及时维护

在水泵运行的过程中，如果存在设备的故障情况，就会对水泵的运行效率产生影响，进而导致其能源的消耗，面对这样的情况就需要对水泵进行及时有效的维护。水泵叶轮对水泵的运行特性有着很大的影响，在经过长期的运行后，其水泵的叶片就会出现一定的磨损情况，就会增加其电耗，因此，这就需要在叶轮出现磨损而导致水头的不足或者扬程不足的情况下，及时对其叶轮进行更换，同时口环也是水泵的易损部件，为了保证口环具有良好的质量性，就需要严格按照其说明书的要求标准来对其进行定期的检查，并对损坏的部件进行及时的更换，这对水泵泄漏损失的控制是有着积极的作用的。另外，水泵在运行的过程中还可能出现平衡问题，进而就会导致水泵出现振动和噪音，影响其使用的性能，面对这样的情况就需要定期的对水泵平衡盘以及平衡环进行检查，一旦发现其存在隐患和问题，就需要对其进行及时的更换，保证具有合理的平衡间隙。

2.5 机械密封的替换

在矿山的开采过程中，其开采的环境条件是比较恶劣的，为了保证在矿山的开采中其机械设备具有良好的工作性能，就需要对水泵设备进行有效的检查和改造，其中最重要的就是保证其具有良好的密封性。为了实现水泵能够于非真空的的条件下稳定的工作，需要其允许介质内含有较多固体成分以及微尘的颗粒，同时还需要具有良好的抗冲击耐腐蚀的性能。为了实现这些条件的满足，就可以使用波纹管机械密封的方法来进行密封，这种密封方法是存在一定的弹性的，还具有着稳定性好以及强度高的特点，有效的实现了水泵的高效运转。