煤矿排水系统节能的方法

煤矿排水系统节能的方法

  ,施生才

（福建省永安煤业有限责任公司机电部，福建 大田 366102）

摘要：本文根据煤矿排水系统电能消耗大的特点，通过对提高水泵、管路的效率及用电时调荷、躲峰三方面分析，提出了煤矿排水系统节能的几种方法。

关健词：水泵；管路；效率；运行；节能

                 0 引言

煤矿井下生产过程中，地下水、地面水和大气降水都可能通过各种通道进入矿井，井下水将不停汇集于井底水仓，然后通过排水系统集中排出。排水装置包括水泵、吸排水管路及其附件，其作用是及时地将井下水排出地面，保证煤矿井下人身和生产安全。煤矿排水设施在煤矿生产中占有举足轻重的地位，排水泵又是一种高能耗设备，每年用电量占全矿用电量的20%甚至更高。因此，提高排水设备的经济性，对煤矿节约电能、降低生产成本、提高经济效益具有重要意义。

 1 提高水泵效率

根据矿区排水泵的使用情况，从延长水泵的高效运行状态、推广使用耐磨型水泵和调整水泵扬程等方面入手来提高水泵效率。

1.1 延长水泵高效运行状态

新泵或大修泵刚投入使用，能维持高效的时间很短。据统计，D型离心式清水泵能维持70%以上效率的运行时间仅有600小时左右。造成其效率很快降低的主要原因是汽蚀和磨损，这可以通过加强维修、减少泵中各种损失来延长高效运行时间。

1．1．1定期检修水泵，及时更换损坏严重的叶轮、口环、平衡盘和密封圈等，保持密封良好，间隙合理以减少泄漏。

水泵的检修制度通常有两种，一种是每年升井大修一次；一种是水泵效率明显降低时升井大修。大修水泵需要更换零部件，一般都在机电车间进行。由于配件互换性差，有的矿自制叶轮、导翼等重要零件，但局限于技术、工艺的水平，往往尺寸精度和表面光洁度差，流道中存在大量的飞边、毛刺及其他铸造缺陷，影响水泵的效率，使水泵的效率降低1%～3%。另外，在检修安装时，叶轮和导翼进出口中心线对中性不好，口环和平衡盘间隙过大，都会使水泵效率下降1%～5%，因此，经过大修后的水泵应先经技术性能测定后再下井安装，一定做到精益求精。

1．1．2将水泵的易损件，如叶轮，特别一是、二级叶轮、口环和平衡盘等更换成耐磨损、抗气蚀性好的材质。据调查，使用铜质叶轮，运转2000小时以上尚完好无缺，较铸铁寿命能提高3倍以上，可见材质的重要。

1．1．3 定期做好水泵效率的检测，以便及时能将效率低的水泵升井大修。一方面注意耗电量的变化，另一方面在泵房管路出口装置流量测定装置，经常测定水泵的流量和效率。

1.2 推广使用高效耐磨水泵

由于煤矿井下水中含有约0.037‰～20‰的泥沙及其他杂物，使铸铁叶轮、导翼、平衡盘、口环等零部件很快磨损，D型泵持续高效的时间很低短。

为了适应井下水的条件，有必要推广使用高效耐磨型水泵，因为其中易磨损的零部件，如叶轮、口环和平衡盘等都采用合金材料，泵体也由铸铁改为铸钢件，同时还改善了水泵吸水口及叶轮的水力学参数，使水泵的耐气蚀性和耐磨性大大提高。实践证明，耐磨水泵在含沙泥量小于1‰的条件下，运行3000小时效率下降不超过10%；含沙泥量1‰～10‰的条件下，运行2000小时效率下降不超过10%；，可见，用耐磨性水泵的经济性相当好。

1.3 减少富裕扬程

往往由于原设计过于保守，将各种损失估计过高，使水泵选型不当，造成实际扬程过高，电机过载，水泵气蚀现象加剧，效率降低，进而造成能源浪费的不良后果。

调整水泵扬程最简单的办法是车削叶轮外径和拆去一级或几级叶轮，由于D型泵在煤矿中使用寿命普遍较短，故常用抽级或换泵的办法，即在（nHi-Ha）/Hi＞1时，可考虑抽级或换泵。式中：Hi为水泵平均单级扬程（m）；n为水泵级数。

1.4 及时清挖水仓

坚持及时清挖水仓，保持水质清洁，不仅可以减少吸水阻力，还会降低叶轮、口环等零部件的磨损，延长水泵高效运行的时间。《煤矿安全规程》第314条规定：“水仓、沉淀池和水沟的淤泥，应当及时清理，每年雨季前必须清理1次。”如此严格的规定，可见其重要性。

1．5 提高水泵的吸水性能

1．5．1 无底阀排水

利用真空泵抽真空吸水或利用喷射吸水器抽空吸水，都可以不用吸水阀，改为无底阀排水。采用无底阀排水可以减少吸水阻力，从而提高吸水高度，节省了电能。除此之处，还可以免去底阀漏水、堵塞等麻烦。

1．5．2 正压给水

正压给水是利用静压水头或将升压泵串接吸水管给水，采用正压给水可以提高排水效率，降低电耗。

1．5．3 测定允许的吸水高度

水泵出厂铭牌值并不等于允许吸水高度，这一点往往造成现场使用单位误会以致在低水位排水时，可能使水泵处于轻度汔蚀条件下运转，影响水泵效率，浪费电力。同时缩短了水泵的使用寿命。

2.1 提高管路效率

2.1.1 清除管道结垢

提高管路效率，关键是降低管道内壁阻力。因为降低了管道阻力，可以使管路特性曲线变缓，水泵工况点右移，流量增加，从而提高管路效率。

由于煤矿井下水质硬度大，矿区又采用斜巷布置排水系统，管道长、角度小，管路使用时间长，所以管道内壁必然结垢严重，有效通流面积降低，管道内流速提高，损失扬程增加，管路效率降低。

为了降低管道阻力，就必须定期清除管内结垢。除垢通常采用刺球法和酸洗法。

2.1.2 增设新管

为了减少排水阻力，也可以采用增设新管，使用双管或多管同时排水的办法，以降低管中流速，使损失减少，流量增加，效率提高，同时也减少了泥沙在管道中的沉积。实践证明，增设新管和多管同时排水效益显著。

3 用电时调荷、躲峰

调荷是在总供电量不变的情况下，减少负荷曲线的波动，提高负载率。躲峰是根据日负荷曲线的变化规律，使大容量用电设备躲过高峰负荷开动，而在低谷负载时运行，压缩尖端负荷，它是节能的重要措施之一。

结合实行的峰谷电价的实际，矿井要严格控制开停机时间，加强负荷调整分配，削峰填谷，设备尽量安排在低谷时段运行，从而提高设备高效率运行时间，节约电能。

4 结束语

提高水泵、管路的效率及用电时调荷、躲峰对降低成本、节省电耗，无疑是一种切实可行的做法，应当引起机电管理人员的高度重视。

参考文献

  [1] 张景松.流体机械.徐州：中国矿业大学出版社，2001.11

[2] 王新环. 一种煤矿井下中央水泵房的自动控制系统.煤矿机电，2012年第3期.

作者简介:施生才(1973-)，男，机电高级工程师。福建农林大学电气自动化本科学历，长期从事煤矿机电运输管理。