礦山水泵運(yùn)行現(xiàn)狀及機(jī)械性能改造

馬彥東

遼寧有色勘察研究院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽 110000

1 改進(jìn)礦山水泵的重要性

水作為礦井災(zāi)害中最嚴(yán)重的一種災(zāi)害，長期以來，關(guān)于防治礦井水災(zāi)的各種策略亦層出不窮。目前，在下山巷道掘進(jìn)過程中，由于只是用了普通的單級水泵或者多級水泵，一旦水被抽干，就意味著水泵會吸入空氣，無法吸水，遭遇水多的時(shí)候，就會使礦井中存在大量的水，從而影響礦井工作人員的正常施工，甚至影響其生命安全。本著安全生產(chǎn)，預(yù)防為主的原則，從礦山水泵的角度出發(fā)，了解其運(yùn)行的現(xiàn)狀，找到存在的問題，設(shè)計(jì)出更加安全可靠的水泵運(yùn)行系統(tǒng)，才能更好地滿足礦井開采需求，確保工作人員的生命安全。

2 礦山水泵運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 水泵運(yùn)行工況效率低

調(diào)查顯示，盡管礦山水泵本身的效率較高，但是，由于得不到有效地使用，從而使得其運(yùn)行工況效率低，達(dá)不到生產(chǎn)的要求。王要是因?yàn)樵S多礦業(yè)集團(tuán)所選用水泵的揚(yáng)程高或流量太大，從而使得水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)偏離了工業(yè)利用區(qū)的經(jīng)濟(jì)合理段，沒有發(fā)揮出高效泵的作用，也將不同程度地提高生產(chǎn)成本。

2.2 水泵自身效率低

目前，我國尚有許多礦山企業(yè)為了節(jié)省成本開支而沒有對其機(jī)械設(shè)備及時(shí)進(jìn)行技術(shù)更新，有許多礦并還使用老型號的低效泵。由于這些老型號的水泵本身效率就非常低，難以滿足當(dāng)今礦產(chǎn)開采的需求，從而使得并下作業(yè)員工的安全性得不到保障。此外，盡管有一些礦并雖然采用較先進(jìn)的或型泵，然而，由于缺乏相關(guān)技術(shù)人才，不能及時(shí)檢查和修理設(shè)備，導(dǎo)致機(jī)械損失、水力損失、容積損失加大，效率明顯降低。

2.3 水泵管路效率低

許多礦山企業(yè)由于在生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)時(shí)沒有充分考慮到礦山水泵管路效率的問題，而導(dǎo)致管路工作效率低下。王要是由于相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行排水管路與水泵匹配挑選時(shí)，不夠合理，往往存在管徑偏小或管路阻力偏大的現(xiàn)象。因?yàn)?，礦山水泵的噸水百米電耗最低工況指的就是系統(tǒng)效率最大工況，然而，管理系統(tǒng)效率在工業(yè)利用區(qū)內(nèi)隨流量增加而增大，如果一味地以礦山水泵的工作效率最高點(diǎn)作為選擇水泵的基本原則的話將不僅達(dá)不到降低能耗的目的，反而容易造成排水管路掛垢嚴(yán)重，使管路阻力增大，導(dǎo)致管路效率降低，并且影響到礦井下員工的人身安全。

3 礦山水泵機(jī)械性能改造

3.1 對水泵的內(nèi)部損失進(jìn)行控制

水泵的使用主要是通過將電機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體機(jī)械能的過程，在這個(gè)過程中是存在諸多形式的能量損失的，由于這些損失的產(chǎn)生過程是十分復(fù)雜的，水流流體的運(yùn)動情況也是充滿復(fù)雜性，對于這些損失的計(jì)算并沒有精確的計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)果，需要從影響這些損失出現(xiàn)的因素進(jìn)行管理，來實(shí)現(xiàn)對其內(nèi)部損失的控制。首先需要針對水泵的機(jī)械效率進(jìn)行控制，水泵機(jī)械效率和泵機(jī)的葉輪具有的幾何形狀有著密切的關(guān)系。在進(jìn)行具有高揚(yáng)程水泵的設(shè)計(jì)中，想要實(shí)現(xiàn)機(jī)械效率的提高，就需要其轉(zhuǎn)速較高并且葉輪的直徑也比較小，還要盡可能的采用多級泵，或者合理的增加葉輪葉片出口的安裝角，這樣來有效的避免葉輪直徑的過大，造成損失的增加，然后還要對水泵內(nèi)部流動損失進(jìn)行控制。為了避免其水泵內(nèi)部的流動損失過大，在水泵的裝配中要保證合理，其葉輪的出口和導(dǎo)水圈也要吻合，并且還要合理的確定其過流部件流速值，避免脫流情況的出現(xiàn)。

3.2 進(jìn)行水泵的合理選型

水泵的節(jié)能效果受到諸多因素的影響，其和管網(wǎng)設(shè)計(jì)的合理性以及匹配性具有直接的關(guān)系，因此，在進(jìn)行水泵的設(shè)計(jì)中一定要保證其流量以及揚(yáng)程和管網(wǎng)需要的標(biāo)準(zhǔn)具有一致性。為了防止水泵額定參數(shù)比實(shí)際的運(yùn)行參數(shù)過大而造成可靠性的降低，就需要根據(jù)實(shí)際的情況來采用切割葉片和更換葉輪的方法來對水泵實(shí)現(xiàn)有效的技術(shù)改造。在現(xiàn)階段我國的礦山水泵使用中，水泵類型是十分繁多的，對于那些效率指標(biāo)不高的水泵要進(jìn)行及時(shí)的更換，還可以設(shè)計(jì)一些效率高的模型葉輪來對原來的葉輪進(jìn)行更換，從而實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能目的。

3.3 水泵的調(diào)速節(jié)能

在水泵的運(yùn)行過程中，往往存在一定的葉輪以及軸承的磨損情況，面對這種情況就可以采用變速調(diào)節(jié)的方式來進(jìn)行減輕，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備使用性能的提高，改善其啟動的性能。另外，還可以采用變頻技術(shù)來對電機(jī)進(jìn)行有效的調(diào)速。在水泵的設(shè)計(jì)中，由于層層的加碼，會留有很大富裕量，這對能源的消耗是存在一定的浪費(fèi)的。

3.4 機(jī)械密封的替換改造

為了滿足礦井開采的需求，適應(yīng)復(fù)雜苛刻的工作環(huán)境，需要了解礦山水泵能否適應(yīng)十分惡劣的環(huán)境，在機(jī)械性能改造的時(shí)候更要注意這一點(diǎn)。為了保證水泵能夠在抽真空等非正常操作環(huán)境中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作，需要允許介質(zhì)中含有比較多的固體成分和粉塵顆粒，同時(shí)還可以抗沖耐腐蝕。為了滿足上述需求，可采用波紋管機(jī)械密封，這種密封的優(yōu)勢在于其性質(zhì)是彈性的，而且采用的是S形焊接波紋管，強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，具備優(yōu)秀的性能，實(shí)現(xiàn)水泵的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

通過上述對策可知，為了提高礦山水泵的效率，就要提高其機(jī)械性能，從而達(dá)到節(jié)能的目的。礦山水泵的運(yùn)行效率和自身效率得到提升，就可以使其符合礦井開采的實(shí)際需求，避免水災(zāi)導(dǎo)致的礦井災(zāi)害，確保作業(yè)人員的生命安全。

總之，礦山水性能和運(yùn)行狀況備受人們關(guān)注，目前其運(yùn)行還存在很多問題，影響了礦井開采的質(zhì)量，甚至威脅到作業(yè)人員的生命安全。因此，企業(yè)要加大技術(shù)突破力度，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和專業(yè)的技術(shù)人員，結(jié)合礦產(chǎn)實(shí)際情況和礦山水泵的實(shí)際運(yùn)行情況，找到問題所在，認(rèn)真分析原因，制定相應(yīng)的解決措施，從而提高我國礦產(chǎn)開采的質(zhì)量