煤礦地面瓦斯抽放泵站安全管理的分析和措施

張國慶

(陽泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 機(jī)電動力部,山西 陽泉 045000)

0 引言

建立瓦斯抽放泵站進(jìn)行瓦斯抽采，是防止煤礦井下瓦斯聚集、超限的主要方法之一。常見的瓦斯抽放泵是羅茨真空泵和水環(huán)真空泵。其中水環(huán)真空泵抽放不受瓦斯?jié)舛鹊南拗?，具有較高的安全性，已逐步取代羅茨真空泵。如某煤炭生產(chǎn)集團(tuán)，20個(gè)生產(chǎn)礦井的30個(gè)地面瓦斯抽放泵站共有138臺瓦斯泵，其中水環(huán)真空泵有128臺，羅茨真空泵僅有10臺。水環(huán)真空泵盡管已得到廣泛的應(yīng)用，但仍存在運(yùn)行效率較低的問題。某煤炭生產(chǎn)集團(tuán)對所有水環(huán)真空泵的運(yùn)行效率進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，運(yùn)行效率最高的是某礦2BEC120型功率為1 600 kW的水環(huán)真空泵，運(yùn)行效率為58.5%；運(yùn)行效率最低的是某礦2BEC72型功率為1 000 kW的水環(huán)真空泵，運(yùn)行效率為6.4%；大多數(shù)水環(huán)真空泵的運(yùn)行效率都在20%～40%之間。同時(shí)，水環(huán)真空泵的安全性也值得重視。比如某礦一臺2BEY40型水環(huán)真空泵的汽水分離器低于低水位運(yùn)行，又遇到管路閥門損壞關(guān)閉不嚴(yán)，造成了瓦斯泵房內(nèi)瓦斯泄漏的安全隱患?，F(xiàn)場用便攜式瓦檢儀檢測管路泄漏處瓦斯?jié)舛葹?0%。因此，瓦斯抽放泵站的正常運(yùn)行直接關(guān)系到煤礦井下的正常生產(chǎn)和安全，有必要探討瓦斯抽放泵站的安全運(yùn)行與管理。

1 地面瓦斯抽放泵站安全管理中的問題

1.1 機(jī)械方面的問題

1) 設(shè)計(jì)不合理。由該原因形成的缺陷造成水環(huán)真空泵正常運(yùn)行時(shí)間縮短，臨時(shí)倒機(jī)次數(shù)增多，降低了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

(1) 工況位置問題。水環(huán)真空泵負(fù)荷、反負(fù)荷側(cè)軸承潤滑要求設(shè)計(jì)工況位置與實(shí)際運(yùn)行工況位置一致，而水環(huán)真空泵在實(shí)際運(yùn)行中兩者極易偏離。這就造成水環(huán)真空泵軸承注油孔與軸承油槽無法對正,軸承潤滑狀況惡化。長時(shí)間缺油運(yùn)行，造成軸承損壞、水環(huán)真空泵停機(jī)。

(2) 焊接工藝問題。水環(huán)真空泵葉輪的葉片與輪轂通常采用焊接工藝。因焊接工藝不合理，應(yīng)力集中未有效消除，水環(huán)真空泵葉輪在短時(shí)間運(yùn)行后就產(chǎn)生裂紋,嚴(yán)重時(shí)甚至脫落。

2) 設(shè)備檢修效果不符合標(biāo)準(zhǔn)。主要是水環(huán)真空泵出現(xiàn)振動大、減速器運(yùn)行溫度高等問題。

(1) 安裝問題。安裝或大修時(shí)水環(huán)真空泵泵軸對中超限，會造成泵體、減速器、電動機(jī)運(yùn)行中振動超過規(guī)定值，不利于軸承的運(yùn)行。長時(shí)間振動超標(biāo)，會出現(xiàn)軸承溫度升高、異響，甚至導(dǎo)致故障停機(jī)。

(2) 清理問題。瓦斯泵減速器都配置有冷卻系統(tǒng)。冷卻器、管路結(jié)垢長時(shí)間未清理，會造成減速器油溫升高，減速器齒輪和軸承的潤滑和冷卻效果變差。在某集團(tuán)公司地面瓦斯抽放泵站檢查中，多臺水環(huán)真空泵減速器運(yùn)行溫度超過60 ℃。某礦泵站2#水環(huán)真空泵減速器運(yùn)行溫度竟然達(dá)到74 ℃，冷卻效果變差或失效，直接影響齒輪和軸承的運(yùn)行工況和壽命。

1.2 電氣方面的問題

1) 地面瓦斯泵站防爆電氣設(shè)備不完好、失爆問題。某集團(tuán)公司組織的多次檢查發(fā)現(xiàn)，地面瓦斯泵站普遍存在防爆電氣設(shè)備不完好問題，如接線咀密封圈分層朝外、防爆開關(guān)接合面螺栓不一致(同時(shí)存在4.8和8.8兩個(gè)強(qiáng)度等級)、防爆高壓開關(guān)接合面螺栓露扣超過3扣等。更為嚴(yán)重的是，部分生產(chǎn)礦井對瓦斯泵站防爆電氣設(shè)備管理不重視，例如,接線咀密封圈破損、防爆接合面螺栓欠扣、防爆高開防爆面螺栓彈墊未壓緊、備用接線咀無金屬擋板、接線咀電纜與密封圈之間包扎其他物體等。這些安全隱患可能造成嚴(yán)重的瓦斯事故，直接威脅到泵站的安全運(yùn)行。

2) 地面瓦斯泵站瓦斯泄漏超限時(shí)只設(shè)置報(bào)警功能，不設(shè)置斷電控制保護(hù)問題?！睹旱V安全規(guī)程》(2016版)第四百九十八條規(guī)定：甲烷傳感器(便攜儀)的設(shè)置地點(diǎn)，報(bào)警、斷電、復(fù)電濃度和斷電范圍必須符合表18的要求。但抽采泵站內(nèi)僅設(shè)置了報(bào)警。瓦斯泵站一旦瓦斯泄漏超限時(shí)，僅報(bào)警而不斷電的設(shè)置是有隱患的。

3) 配電室安全用具短缺的問題。普遍存在三相短路接地線配備不夠，大多數(shù)泵站高壓配電室只配備一組三相短路接地線?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定抽采瓦斯泵站為兩回路供電[1]。在檢修狀態(tài)下，一組三相短路接地線無法保證所有來電方向都停電并裝設(shè)接地線的要求。一旦出現(xiàn)人員誤操作，除了可能出現(xiàn)人員觸電外，還存在因短路造成泵站失電。抽放泵站失電停運(yùn)對于煤礦井下生產(chǎn)是非常危險(xiǎn)的。

1.3 運(yùn)行管理方面的問題

1) 普遍缺少在線監(jiān)測系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，大多數(shù)泵站沒有機(jī)電專業(yè)的在線檢測系統(tǒng)。瓦斯泵負(fù)荷側(cè)、反負(fù)荷側(cè)軸承溫度或是依靠傳感器采集、泵房巡檢儀就地顯示，或是靠手持式紅外線測溫儀人工測溫。目前部分泵站使用的還是非防爆測溫儀，不符合瓦斯泵站的特殊要求。同時(shí)，人工紅外線測溫、振動測量、電參數(shù)收集地點(diǎn)分散、工作強(qiáng)度大、實(shí)時(shí)性差，不利于安全運(yùn)行。

2) 瓦斯泵倒機(jī)操作規(guī)程不細(xì)致。多數(shù)瓦斯泵站都制定有瓦斯泵倒機(jī)操作規(guī)程或流程，但在內(nèi)容上存在兩方面問題：一是缺少關(guān)鍵操作步驟，如變頻運(yùn)行機(jī)組變頻器的投運(yùn)；二是對存在軟啟動和變頻兩種啟動方式的泵站，操作規(guī)程沒有反映出不同的啟動方式和不同的操作時(shí)間。

2 提高地面瓦斯泵站安全運(yùn)行水平的措施

2.1 提高地面瓦斯泵站安全運(yùn)行水平的管理措施

落實(shí)現(xiàn)場管理和巡回檢查工作。定期、不定期地開展檢查，加大對防爆電氣設(shè)備失爆的處罰。對泵站范圍內(nèi)非防爆電氣采取安全措施，如電纜溝封堵、增加隔離設(shè)施、加裝甲烷傳感器等。堵塞安全漏洞，消除安全隱患，切實(shí)提高瓦斯泵站的管理水平，確保瓦斯泵站的安全運(yùn)行。同時(shí),各泵站要規(guī)范防靜電服配置，完善防靜電裝置接地電阻測試，完善瓦斯泵倒機(jī)操作規(guī)程。根據(jù)變頻、軟啟動、直接啟動等不同控制啟動方式，明確機(jī)電操作人員倒機(jī)操作時(shí)間，提高管理水平。

2.2 提高地面瓦斯泵站安全運(yùn)行水平的技術(shù)措施

1) 建議地面瓦斯泵站配置在線檢測系統(tǒng)，通過各種數(shù)據(jù)采集方法，集中采集電流、電壓、功率、減速器溫度、電動機(jī)定子、軸承溫度、瓦斯泵負(fù)荷、反負(fù)荷側(cè)軸承溫度、泵體、電動機(jī)振動、汽水分離器水位等參數(shù)，配合人工測溫，減輕值班人員工作強(qiáng)度，確保數(shù)據(jù)真實(shí)，為瓦斯泵站實(shí)現(xiàn)自動控制奠定基礎(chǔ)。

2) 與水環(huán)真空泵生產(chǎn)廠開展技術(shù)交流，實(shí)施技術(shù)改進(jìn)。例如可在水環(huán)真空泵軸承注油孔處開設(shè)與軸承油槽垂直的軸向油槽，降低軸承注油孔與軸承油槽對正的要求，確保軸承潤滑效果；規(guī)范、改進(jìn)水環(huán)真空泵葉輪葉片與輪轂焊接工藝，合理焊點(diǎn)布置和焊縫焊接順序，從工藝上減少應(yīng)力集中，盡可能消除葉片開裂、葉輪脫落。

3) 實(shí)施地面瓦斯泵站瓦斯泄漏超限斷電。按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求[2-4],從提高泵站安全運(yùn)行的角度出發(fā)，斷電控制應(yīng)將瓦斯抽放泵站的高、低壓電源全部斷電，包括切斷抽放泵主電源，待泵站內(nèi)瓦斯泄漏故障處理完后再送電啟動瓦斯泵；煤礦通風(fēng)部門應(yīng)對瓦斯抽放泵站內(nèi)監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)傳感器的安設(shè)位置、數(shù)量、報(bào)警值、斷電值、復(fù)電值、斷電范圍等進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，制定安設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。如礦井當(dāng)?shù)赝咚贡舛认孪逓?%，可考慮將瓦斯抽放泵站斷電濃度設(shè)置在3%左右。瓦斯抽放泵站內(nèi)甲烷傳感器報(bào)警濃度、斷電濃度和復(fù)電濃度均按照《煤礦安全規(guī)程》進(jìn)行設(shè)置。地面瓦斯抽放泵站內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸迣?shí)施斷電控制簡單易行，既符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，又確保了泵站的安全運(yùn)行。

4) 瓦斯抽放泵站配電室、泵房電氣設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行防爆要求。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》(2016版)第一百八十二條的規(guī)定，考慮到瓦斯抽放泵站的特殊性，為防止出現(xiàn)惡性事故，瓦斯抽放泵站配電室設(shè)計(jì)應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行防爆要求。對已采用非防爆設(shè)計(jì)的配電室，應(yīng)采取必要、有效的安全措施，如電纜溝封堵、隔離、加裝瓦斯傳感器等，否則應(yīng)將配電室內(nèi)非防爆電氣設(shè)備更換為防爆電氣設(shè)備。

3 日前的實(shí)施效果分析

目前,實(shí)施體系化管理是提高煤礦地面瓦斯抽放泵站安全管理水平較為有效的方法。

1) 實(shí)施體系化管理能夠?qū)訉觽鬟f壓力,逐級落實(shí)責(zé)任。例如，某煤炭生產(chǎn)集團(tuán)為迅速扭轉(zhuǎn)地面瓦斯抽放泵站安全管理滑坡的局面,制定了《機(jī)電系統(tǒng)分管領(lǐng)導(dǎo)考核評價(jià)辦法》,將下屬生產(chǎn)礦井地面瓦斯抽放泵站的安全管理引入各礦機(jī)電系統(tǒng)分管領(lǐng)導(dǎo)考核評價(jià)體系,通過各類檢查發(fā)現(xiàn)問題和隱患,依據(jù)評價(jià)方式進(jìn)行扣分,排在最后一名的立即調(diào)整崗位。

2) 各生產(chǎn)煤礦機(jī)電分管領(lǐng)導(dǎo)對分管系統(tǒng)實(shí)施相同的考核評價(jià)。以某煤炭生產(chǎn)集團(tuán)為例,對瓦斯泵站實(shí)施體系化管理后,集團(tuán)公司檢查問題和隱患大幅度下降,第一次專項(xiàng)檢査“三定”問題121條,第三次專向檢查“三定”問題16條,泵站防爆電氣設(shè)備“失爆”情況得到消除,瓦斯泵檢修時(shí)間由一個(gè)月縮短到十天,保障了煤礦井下瓦斯抽放的能力，也使安全運(yùn)行水平有了明顯的提高。

4 結(jié)論

為提高地面瓦斯泵站的安全運(yùn)行水平，必須落實(shí)現(xiàn)場管理和巡回檢查工作。要有相應(yīng)的技術(shù)措施，同時(shí)建立有效的監(jiān)測手段，加強(qiáng)督促檢查，以確保對地面瓦斯抽放泵站的安全管理。