煤矿井下主排水泵经济运行的途径探究

冯志科 乔凤凤

摘要：煤矿井下主排水泵运行能耗高，维护主排水泵经济运行，可以降低矿井下生产成本。文章主要讨论煤矿井下主排水泵经济运行，讨论影响经济运行的因素，掌握主排水泵经济运行措施，以此实现企业长久稳定发展目标。

关键词：煤矿井;主排水泵;经济运行;管理效果

由于采矿工艺的自动化与机械化水平不断提升，所以必须确保煤矿开采设备的性能和质量，掌握先进的开采工艺。然而在生产实践中，煤矿供排水系统存在安全隐患，极易增加人工监督与管理难度，并且水泵和运输管道的检修维护消耗量大。煤矿井下主排水装置，涉及到吸水管路、水泵、附件，可以排出井下涌水，既可以确保矿井安全生产，还可以实现长时间运行，属于煤矿耗电设备。由于单机运行功率高，能源损耗比较多，因此用电成本高。煤矿企业注重主排水泵系统运行方式改善，确保主排水泵经济运行效果，同时增加煤矿井下生产效益。

一、主排水泵结构特点

以大型排水泵为例进行分析，排水泵涉及到泵密封、轴承、转动、固定等部位。第一，固定部位：涉及到导翼、前段、轴承体、中后段，由螺栓连接。前段吸入口为水平向，后段吐出口为垂直向上。第二，转动部位：涉及到叶轮、轴、平衡盘，转动部分为两端轴承支撑。按照标准扬程，合理设定水泵级数。第三，轴承部位：排水泵应用单列、双列圆柱滚子轴承。第四，泵密封：泵的前段、中段、后段结合面，涂抹润滑脂密封。泵转动部分、固定部分间，采用填料、密封环导翼套密封。应用耐油橡胶密封铅、挡水圈，以免进入轴承。

二、主排水泵注意问题

（一）泵装配与拆卸

泵装配质量，对泵性能影响非常大。不同叶轮出口中线，应当与导翼进口中线对齐。同时，泵转动部分、固定部分密封间隙的规定严格，当间隙比较小时，会加剧零部件磨损，缩短水泵使用寿命。当间隙较大时，将会增加漏项，使水泵效率降低。泵装配与装卸，应当遵循泵总装设图实施。

（二）泵安装

除基础性安装要求外，本型泵安装还需要注意以下要点：第一，电机、泵联轴器保持间隙，间隙大于泵轴总窜量。第二，电机、泵中心线处于同一水平线。

（三）启动

第一，启动泵之前，使用手盘转动泵，确保泵运行灵活性。第二，泵、电机相互脱离，注重检查电机转向准确性。第三，将水灌入到泵内，抽查真空引水，同時关闭出口闸阀、压力表旋塞。第四，水泵启动，开启压力表旋塞、真空表旋塞，同时开启出口闸门，直到压力表指征达到压力要求。

（四）运转

第一，严禁堵塞平衡管。第二，泵轴窜动位于标准范围内，确保填料压实紧密度。第三，水泵运行期间，应当做好定期检修处理。针对叶轮和口环间隙，当磨损量较大时，则应当更换叶轮与口环。

（五）停车

出口阀门关闭之后，同时关闭真空表旋塞、压力表旋塞，之后将电机关闭。

三、煤矿井下主排水泵运行效率

煤矿井下主排水泵，多遵循直联式运行模式。系统运行效率，涉及到水泵效率、管路效率、电动机效率。在计算电动机效率时，需要遵循以下公式：

在上式中，Ha表示排水垂高;Hz表示排水总扬程，属于排水垂高、损失扬程相加和。管路效率、管路长度、管路阻力具备相关性。煤矿企业优化管路长度、阻力，可以提升管路运行效率，进一步提升主排水泵运行经济性。在计算水泵效率时，需要应用以下公式：

上式中，Q表示水泵流量，Hz表示水泵总扬程，N表示水泵轴功率。当水泵类型不同时，总扬程、水流量差异比较大，水泵效率也不同。煤矿企业选择适宜的水泵设备，以此提升水泵效率，实现主排水泵运行经济性。

四、煤矿井下主排水泵经济运行途径

（一）维护主排水泵运转高效性

主排水泵运行过程中，针对大检修泵、新水泵，运行效率比较高。按照数据统计可知，多级离心式水泵可以长时间维持高效率。当运行时间大于600h，则运行损耗比较高。引发此种现象的原因，多是由于水泵磨损、气蚀所致。煤矿企业定期检修和养护水泵，合理应用抗气蚀性材料，可以确保主排水泵运行高效性，提升运行经济性。

定期检修水泵时，煤矿企业发现水泵运行效益不佳时，需要开展大检修操作。采用检测方式，可以及时检修低效率水泵。关注耗电量变化，在泵房管路出口位置，装置流量测定装置。 所以，煤矿企业定期检查水泵效率，将测定装置安装在水泵房喷嘴、标准堰口部位，以此掌握主排水泵运行效率。当数据变化显著时，则应当暂停水泵运行，开展升井大检修处理。升井大检修处理时，注重更换配件，全面提升水泵效率。技术人员注重更换测量配件，维护水泵性能，确保水泵运行安全性，之后做好下井安装操作。在应用抗气蚀性材料时，主排水泵口环、平衡盘、叶轮属于易损零部件，煤矿企业可以替换原材料，应用抗气蚀性材料，以此降低水泵部件磨损，全面延长运行时间。相比于铸铁叶轮，铜质叶轮具备较强耐磨性，可以将运行时间延长至2000h，铸铁叶轮运行时间为600h。

（二）应用先进主排水泵设备

通过分析研究可知，当水泵设备不同时，水泵效率的差异比较大。煤矿企业需要应用先进主排水泵设备，确保水泵运行高效性，全面提升主排水泵运行经济性。通常情况下，煤矿井下作业环境恶劣，杂物与污染物比较多，相应磨损水泵设备器件，影响设备运行效率。所以，煤矿企业引入高耐磨性水泵，减少零部件损坏率，同时可以延长水泵运转效果。例如某煤矿企业，注重优化改进主排水泵，推广应用耐磨多级离心水泵，水泵材料应用合金材料，优化水泵叶轮、吸水口位置力学参数，以此加强耐磨性能。通过大量生产实践可知，MD型耐磨多级离心水泵，当作业环境泥沙量小于1%时，运行3000h效率，会显著低于10%。当作业环境泥沙量在1%～10%时，运行2000h效率降低小于10%。通过上述分析可知，当水泵设备性能优异时，可以提升运行经济性。

（三）注重主排水泵清洁处理

管路阻力会极大影响管路效率，煤矿企业利用水泵清洁方式，可以使管路阻力降低，确保主排水泵运行经济性。在清洁主排水泵時，需要应用以下措施：第一，清洁水仓：水仓、吸水井杂物，对水泵出口堵塞影响较大，还会使水泵流量降低，相应增加管路阻力，还会导致水泵烧毁。煤矿企业注重水仓清洁处理，遵循煤矿企业相关规定。在挖掘之后，利用管道设计创新方式，可以避免产生污泥。例如某煤矿企业，技术人员设计主排水泵系统时，需要应用2条排水管道，实现多管道排水效果，使管道内部流速降低，不仅可以提升水泵运行效率，还可以避免产生污泥。矿区主排水泵应用双管排水方案，日节电为每小时615kW，节电量达到每小时21.2万kW，全面提升主排水泵经济运行效果，使煤矿生产成本降低。

（四）降低富裕扬程

主排水泵设计保守，会增加各类经济损失，影响水泵选型效果，从而增加扬程，致使电机处于过载状态，加剧水泵气蚀，降低运行效率，产生能源浪费问题。注重水泵扬程调整，需要车削叶轮外径，拆解叶轮。在煤矿企业中，D型泵使用寿命较短，因此需要采用换泵、抽级方式。当水泵单级扬程大于1时，则采用换泵、抽级方式。通过实践可知，为了确保主排水泵运行经济性，必须提升主排水泵运行效率，从而增加排水效益。

（五）改良硬件设施

按照水质标准，明确泵件材料与型号，以此提升泵件工作效率，确保泵件处于高效运行状态。一般情况下，可以通过以下方式予以改良：第一，制定高质量泵件，与制造厂家保持联系，确保泵件具备耐气蚀性、耐磨性优势。例如次级叶轮、导叶等部件，可以应用耐磨合金铸铁制造。在生产首级叶轮时，可以应用锡青铜材料制造。采用不锈钢口环镀装，前段与出口段口环，可以应用锌基合金制作。第二，在实行耐气蚀性操作时，应当选用高性能泵件，优化泵件吸入装置，提升气蚀有效余量。针对泵件过流部件，必须加强管理与维护操作，为了全面提升水泵运行效率，可以适当降低泵件气化压力。

（六）全面监控排水泵零部件

水泵运行操作时，可以远程监控水泵，通过现代化设备、先进性技术，可以高效操作水泵动态，同时实现地面监控。在控制水泵时，可以应用信号交换方式，通过计算机系统控制水泵，同时反映地面信息，编辑水泵运行效益。针对水泵运行状态，通过监控平台予以监控。远程操作平台，既可以对运行状态予以监控，还可以查询历史数据、预测水泵故障问题，将图像传输到地面。为了加强主排水泵运行效益，必须全面监控设备零部件。

五、结语

综上所述，煤矿井下主排水泵运行时，水泵效率、管路效率所致影响比较明显。注重优化水泵与管路，可以提升主排水泵运行经济性。通过本文研究分析能够看出，煤矿企业应当维护主排水泵运行高效性，合理应用主排水泵设备，注重清洁主排水泵，使主排水泵运行成本降低，实现煤矿企业的长久稳定发展效益。为了提升主排水泵运行经济性，注重维护主排水泵运转高效性、推广应用先进主排水泵设备、注重主排水泵清洁处理、降低富裕扬程、改良硬件设施、全面监控排水泵零部件，使主排水泵处于安全稳定运行状态，全面提升运行效益。

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（作者单位： 冯志科，神东煤炭集团寸草塔煤矿;乔凤凤，神东煤炭集团矿业服务公司）