礦井主排水系統(tǒng)性能檢測的實踐

趙 捷

（山西煤礦安全監(jiān)察局，山西 太原 030001）

礦井主排水系統(tǒng)性能檢測的實踐

趙 捷

（山西煤礦安全監(jiān)察局，山西 太原 030001）

介紹了礦井主排水泵和排水系統(tǒng)性能檢測的項目要求、儀表選用及其檢測方法，提出了礦井排水系統(tǒng)（泵）的完好標(biāo)準(zhǔn)。

礦井；主排水系統(tǒng)；性能檢測

礦井主排水系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著排出礦井涌水的重要任務(wù)，對礦井的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。AQ1012-2005標(biāo)準(zhǔn)對礦井主排水系統(tǒng)的性能測試進(jìn)行了較為詳細(xì)的規(guī)定。

1 檢測方法及儀器

礦井主排水系統(tǒng)的主要參數(shù)有系統(tǒng)流量、揚(yáng)程、泵的轉(zhuǎn)速、效率、驅(qū)動電機(jī)參數(shù)等。

1.1 流量Q的測定

通常采用超聲波流量計測定水泵的流量，測定時傳感器的安裝應(yīng)滿足如下要求：

安裝前應(yīng)在放置傳感器的地方清潔出一片較傳感器探頭稍大的位置，直至見到裸露的金屬，涂上一層耦合劑；傳感器應(yīng)安裝在儀器說明書規(guī)定的管路上；選擇的測量段管路內(nèi)必須充滿流體，而且不含氣泡。

1.2 揚(yáng)程H的測定

揚(yáng)程測試系統(tǒng)圖，如圖1所示。

圖1 水泵揚(yáng)程測試布置圖

圖中Px為真空壓力表；Py為壓力表；Hx為吸水高度；Hp為水泵排水高度；Ha為水泵實際排高；Z為表位差。

采用壓力表測量出口和入口壓力，按照式（1）計算揚(yáng)程H。

壓力表的最大量程應(yīng)不小于1.3～1.6倍工作壓力，其精度不低于1.5級。其次應(yīng)選擇金屬彈簧壓力表，且壓力表的示值清楚。另外，揚(yáng)程檢測用的真空表和壓力表通過螺紋裝在出口合適的位置，壓力表和真空表的聯(lián)接導(dǎo)管上，應(yīng)有旋塞和360°的彎管與測孔相通，以穩(wěn)定讀數(shù)和保護(hù)儀表免受壓力沖擊。檢測中，在啟動泵時，應(yīng)先將壓力表前的旋塞關(guān)閉，待水泵啟動后再慢慢開啟旋塞；檢測用的壓力表必須在檢定周期內(nèi)。

水泵實際排水高度為排水高度和吸水高度之和，即Ha=Hp+Hx。其中水泵排水高度Hp依據(jù)礦井地質(zhì)資料給出，水泵吸水高度Hx由現(xiàn)場測量得到。

1.3 轉(zhuǎn)速的測量

采用激光轉(zhuǎn)速表、非接觸式手持?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)速表測定水泵轉(zhuǎn)速。

1.4 電參數(shù)的測量

1）電機(jī)效率ηd（如測量地點瓦斯≥1.0%，讀電度表），當(dāng)通過測量與泵直接聯(lián)接的電動機(jī)輸入電功率來確定泵的軸功率時，使用的電動機(jī)應(yīng)當(dāng)是以足夠的精度確定其效率的。交流異步電動機(jī)的效率按GB1032標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法測定。

在現(xiàn)場無法對電機(jī)效率進(jìn)行測定的情況下，電機(jī)的效率按銘牌效率選取。

2）采用電參數(shù)綜合測試儀測定電參數(shù)，在井下設(shè)備沒有二次線的情況下，應(yīng)在自帶的電流、電壓互感器的二次側(cè)進(jìn)行接線，電參數(shù)測量時要嚴(yán)格按電氣作業(yè)操作規(guī)程進(jìn)行。

儀表的量程選擇應(yīng)使測量值盡可能在儀表額定值的20%～95%范圍內(nèi)。

3）已知電動機(jī)效率ηd的泵軸功率

4）泵的輸出功率

1.5 效率的計算

1）泵的效率

2）管路效率

3）排水系統(tǒng)效率

4）排水電耗的計算

1.6 性能曲線圖的測試與繪制

1）泵的性能曲線采用圖2的形式，橫坐標(biāo)軸上表示流量Q，縱坐標(biāo)上分別表示揚(yáng)程H、軸功率Pa和效率η。

2）性能曲線一般測3～5個點，各個測點以流量大小來劃分，測點的分布不一定等距離，在工業(yè)利用區(qū)內(nèi)可以密一些。

3）流量的大小用閘閥開度來調(diào)整，每改變一次工況，大約停留3～10min，待水流穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)。

4）根據(jù)測定與計算得出的數(shù)據(jù)繪制曲線，曲線應(yīng)該圓滑。

5）繪制的性能曲線應(yīng)當(dāng)是換算到額定轉(zhuǎn)速時的性能曲線。

1.7 排水系統(tǒng)的檢測

聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的最大排水能力檢測，是為了檢驗多臺泵同時工作時管路工作的排水能力，以確定排水系統(tǒng)的綜合排水能力是否能達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》第278條規(guī)定。

1.8 泵的振動測定

1）振動測點的選擇

測點必須選在泵的關(guān)鍵部位，測點一般為軸承座、底坐和出口法蘭處。并規(guī)定軸承座處和靠近軸承處的測點作為主要測點，把底座和出口法蘭處的測點做為輔助測點。

圖2 泵性能曲線圖

表1 水泵振動分級

每個測點都要在三個互相垂直的方向，即水平、垂直、軸向進(jìn)行振動測量。

2）測量儀器

測量儀器應(yīng)該具有測量振動寬頻帶有效值的能力，其通頻響應(yīng)范圍至少為10～1 000 Hz，根據(jù)振動準(zhǔn)則可以要求進(jìn)行位移或速度或者這二者結(jié)合在一起測量，但對于轉(zhuǎn)速接近或低于600 r/min的泵，其通頻響應(yīng)范圍下限應(yīng)達(dá)到2 Hz。要保證振動傳感器正確地被固定，以保證測量精度。

3）泵的振動的評價

水泵振動的評價按JB/T8097進(jìn)行。泵的振動級別分為A、B、C、D四級（表1）D級為不合格。

2 檢驗及檢測結(jié)果判定

礦井主排水泵（系統(tǒng)）的技術(shù)性能參數(shù)必須滿足以下條件：水泵的運(yùn)行工況點應(yīng)在工業(yè)利用區(qū)內(nèi)，即 ηv≥0.85ηe，ηe為水泵的測定效率；水泵在運(yùn)行工況下，應(yīng)不超過電動機(jī)的容量；排水系統(tǒng)的噸水百米電耗應(yīng)低于要求值，即Wt·100＜0.5kW·h；運(yùn)行工況下，不允許振動超標(biāo)，水泵噪聲不允許超標(biāo)，即水泵房的噪聲不得超過90dB。

系統(tǒng)排水能力的要求：礦井主排水泵必須有工作、備用和檢修的三臺水泵。工作水泵的能力，應(yīng)能在20 h內(nèi)排出礦井24 h的正常涌水量。備用水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的70%。工作和備用泵的總能力，應(yīng)能在20 h內(nèi)排出礦井24 h的最大涌水量。檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的25%。

主要泵房必須有工作和備用水管。工作水管的能力應(yīng)能配合工作水泵在20 h內(nèi)排出礦井24 h的正常涌水量。工作和備用水管的總能力，應(yīng)配合工作和備用水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。

配電設(shè)備應(yīng)同工作、備用以及檢修水泵相適應(yīng)，并能夠同時開動工作和備用水泵。當(dāng)泵房有多臺水泵時，單臺水泵的起動時間應(yīng)不大于5min。

主要泵房至少有2個出口，一個出口用斜巷通到井筒，并應(yīng)高出泵房底板7m以上；另一個出口不能到井底車場，在此出口通路內(nèi)，應(yīng)設(shè)置易于關(guān)閉的既能防水又能防火的密閉門。

礦井水倉必須有主倉和副倉，當(dāng)一個水倉清理時，另一個水倉能正常使用。水倉的容積應(yīng)能容納8 h的正常涌水量，正常涌水量大于1 000 m3/h的礦井，主要水倉的有效容積V=2（Q+3 000）（Q為每小時正常涌水量），并不得小于4h的正常涌水量。

3 礦井檢測的幾點體會

無真空表的揚(yáng)程測試方法更符合礦井實際條件，大多數(shù)礦井水泵的吸水管路上無法安裝真空表，因此實際測試工作中采用無真空表測試揚(yáng)程，其誤差在0.5%以內(nèi)，符合工程試驗數(shù)據(jù)處理的規(guī)定。

實際測試工作中缺乏排水系統(tǒng)的效率分析，由于從事礦井大型設(shè)備技術(shù)性能檢測檢驗工作的是有資質(zhì)的中介機(jī)構(gòu)，執(zhí)行的是AQ系列標(biāo)準(zhǔn)，只針對設(shè)備或系統(tǒng)的實際運(yùn)行工況進(jìn)行測試，并依據(jù)AQ標(biāo)準(zhǔn)判斷是否符合其要求，對雖然在標(biāo)準(zhǔn)許可范圍，但效率處于較低的工況，如何提高系統(tǒng)效率不進(jìn)行分析，使得檢測報告僅僅是面對上級的檢查，對生產(chǎn)單位設(shè)備管理起不到應(yīng)有的作用。

4 結(jié)束語

礦井主排水系統(tǒng)及其水泵的性能檢測工作需要現(xiàn)場機(jī)電管理人員的密切配合，流量傳感器安裝位置的選擇及其排水管理表面污物處理對流量測定的準(zhǔn)確性影響較大。其次振動測試中測點的選擇和傳感器的安裝同樣影響其測試精度。只有礦井機(jī)電管理部門高度重視測試工作的重要性，才能夠真正實現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備管理的現(xiàn)代化。

[1]中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).煤礦在用主排水系統(tǒng)安全檢測檢驗規(guī)范AQ1012-2005[M]，北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

[2]陳維健，傅運(yùn)剛，李功熹,等.礦山大型機(jī)電設(shè)備測試技術(shù)手冊[M]，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[3]薛雪琴.煤礦在用主排水泵揚(yáng)程測試方法分析與應(yīng)用[J]，陜西煤炭，2007，（2）：75-76.

Abstract:The paper introduces the requirement for performance detection of main pump and drainage system in mine,and the selection and detection of measurement instrument.The criteria for pump and drainage system in mine are presented.

Keywords:mine;main drainage system;performance detection

編輯：徐樹文

Performance Detection Practice of Main Drainage System in Mine

ZHAO Jie

（Shanxi Mine Safety Supervision Bureau,Taiyuan Shanxi 030001,China）

TD442+.5

A

1672-5050（2010）06-0069-03

2010-04-22

趙 捷（1971—），男，山西原平人，大學(xué)本科，工程師，從事礦山機(jī)械檢測檢驗工作。