中國邯鄲洗選廠渣漿泵智能優(yōu)化升級改造研究

楊志會

冀中能源股份有限公司邯鄲洗選廠，中國·河北 邯鄲 056000

1 引言

中國邯鄲洗選廠現(xiàn)在使用的渣漿泵按照壓力（揚程）可分為兩類，高壓渣漿泵和低壓渣漿泵。高壓渣漿泵出料口一般連接在泄壓有很大阻力的設(shè)備上，一般包括精煤快開壓濾機或尾煤壓濾機高揚程給料泵、環(huán)保抑塵降塵霧炮給水泵等，其余的可歸類為低壓渣漿泵，即渣漿泵出料端連接為開口式設(shè)備或設(shè)施上。目前邯鄲洗選廠所有臥式渣漿泵均為盤根密封，冷卻水為生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水。渣漿泵在邯鄲洗選廠易出現(xiàn)的故障有軸承損壞、盤根密封不嚴等。

2 渣漿泵在洗選廠運行中存在的主要問題

2.1 高壓給料的渣漿泵頻繁啟停

生產(chǎn)系統(tǒng)中的浮選精煤經(jīng)過浮選機溢流槽通過管道存儲到浮選精礦箱，經(jīng)由快開給料渣漿泵輸送到精煤快開壓濾機中進行壓榨脫水，生成產(chǎn)品精煤?？扉_壓濾機運行1 個循環(huán)大概需要20min 左右，快開壓濾機給料泵每小時啟動運行3 次，每次開啟5～10min 左右。按照每天2 班生產(chǎn)，1 班檢修來計算，快開壓濾機給料的渣漿泵每天需要啟停48 次左右。渣漿泵頻繁啟停對總成中軸承帶來沖擊傷害，對渣漿泵、電動機聯(lián)軸器帶來沖擊傷害。

2.2 渣漿泵冷卻水供應(yīng)不及時

盤根式渣漿泵冷卻水的供應(yīng)是渣漿泵安全運行的重要保障。目前邯鄲洗選廠渣漿泵冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)為開路，生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水經(jīng)由管道引進渣漿泵冷卻水管口，經(jīng)由渣漿泵冷卻水出口流出，順著泵體溢出進入地溝。冷卻水水質(zhì)經(jīng)過簡單過濾含有大量煤泥及雜物，加上人為行為易造成渣漿泵冷卻水供應(yīng)不及時。冷卻水供應(yīng)不及時會造成盤根溫度及軸套溫度迅速升高，導致盤根燒壞，泵體泄露，給渣漿泵本身造成損傷。

2.3 盤根式密封弊端較多

渣漿泵的軸封一般為盤根式密封和機械式密封。目前邯鄲洗選廠渣漿泵使用的密封形式全部為盤根式密封。經(jīng)過多年的使用經(jīng)驗，盤根式密封對盤根填充手法和盤根質(zhì)量要求很高。尤其是高壓渣漿泵，盤根密封不嚴，易造成輸送的介質(zhì)或冷卻水外泄，外泄的介質(zhì)或冷卻水會澎濺到軸承體油箱上，滲入軸承體油箱內(nèi)，污染軸承潤滑油，造成高速運轉(zhuǎn)的軸承受損或損壞。

渣漿泵在實際運行中，面對日益艱巨的生產(chǎn)任務(wù)和節(jié)支降耗的發(fā)展理念，優(yōu)化升級改造勢在必行。渣漿泵的高速直接啟動方式需要改變，冷卻水水質(zhì)及流量需要得到保障，軸封形式需要采用更先進的技術(shù)形式，需要增加智能檢測裝置。

3 機械密封和盤根密封對比分析

臥式渣漿泵軸封有很多種形式，機械密封具有多種優(yōu)點，如泄漏量少、壽命長、免于維護保養(yǎng)等，所以臥式渣漿泵在使用高揚程的系統(tǒng)中主要的軸密封方式采用的是機械密封。

機械密封在渣漿泵整臺設(shè)備中是一種軸封裝置，由一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線端面在流體壓力和補償機構(gòu)彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合且相對滑動的防止流體泄漏的裝置。由于渣漿泵傳動軸貫穿在設(shè)備內(nèi)外，軸與設(shè)備之間存在一個圓周間隙，渣漿泵中的介質(zhì)通過該間隙向外泄漏，如果渣漿泵內(nèi)部壓力大于外界壓力，則渣漿泵內(nèi)部物料會向外泄漏，因此必須有一個阻止泄漏的軸封裝置。

盤根密封稱為壓緊填料密封，俗稱盤根密封。盤根密封是最古老的一種密封結(jié)構(gòu)，盤根密封因其結(jié)構(gòu)比較簡單，價格不貴，來源廣泛而獲得許多工業(yè)部門的青睞。但其存在使用壽命短，存在小量泄漏污染工作環(huán)境的缺點。

渣漿泵機械密封技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)成熟，在良好的使用環(huán)境中比盤根式密封使用壽命較長。

4 渣漿泵智能優(yōu)化升級改造方案

4.1 總體思路

針對邯鄲洗選廠渣漿泵在生產(chǎn)運行中存在的問題，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，提出如下思路。在保持生產(chǎn)工藝不變的情況下，高揚程渣漿泵增設(shè)變頻啟動系統(tǒng)，盤根式密封渣漿泵改造為機械式密封渣漿泵，渣漿泵冷卻水由生產(chǎn)循環(huán)水改造為獨立循環(huán)的雙系統(tǒng)自來水，在渣漿泵運行系統(tǒng)中設(shè)計智能檢測裝置。

4.2 渣漿泵安裝變頻啟動

改變渣漿泵高速直接啟動的方式，減少高速瞬間啟動造成的沖擊危害，減少因物料濃度過大造成過載沖擊電流。增加變頻啟動系統(tǒng)，可使渣漿泵在規(guī)定的時間段內(nèi)緩慢啟動和停止?？梢匝娱L整體渣漿泵聯(lián)軸器的使用壽命，避免沖擊電流延長電動機使用壽命，也可以節(jié)約電費。

增加變頻系統(tǒng)能避免過載沖擊電流，按需要設(shè)置啟動電流。電機啟動在變頻系統(tǒng)中的全過程都不會產(chǎn)生沖擊電流，而是平穩(wěn)地啟動運行。通過變頻控制電機運行，是真正的高效調(diào)速方式，效率很高。

4.3 變盤根式密封為機械式密封

改變現(xiàn)有渣漿泵軸封形式，由現(xiàn)在使用的盤根密封改造為機械密封，如圖1所示。

圖1 機械密封渣漿泵原理圖

把整臺渣漿泵解體，與原渣漿泵廠家溝通協(xié)調(diào)，把盤根式密封的渣漿泵內(nèi)部組件進行更換，拆除原填料箱、軸套、副葉輪等，更換為新型填料箱、機械密封和副葉輪等。組裝完成以后進行機械密封泄露試驗，無滲漏以后進行整臺設(shè)備生產(chǎn)試驗。

4.4 建立獨立循環(huán)的冷卻水系統(tǒng)

渣漿泵冷卻水供水系統(tǒng)由現(xiàn)在的開路系統(tǒng)改用獨立的水循環(huán)系統(tǒng)，如圖2所示，冷卻水用除雜過濾后的自來水保障水質(zhì)。建立獨立循環(huán)水箱，設(shè)計兩套冷卻水供水循環(huán)水泵（一用一備），鋪設(shè)專用的冷卻水管道系統(tǒng)。冷卻水閉路循環(huán)，減少資源浪費。啟用冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，能保障冷卻水的供應(yīng)量和水質(zhì)。

圖2 獨立循環(huán)冷卻水系統(tǒng)示意圖

4.5 增加智能檢測裝置

對渣漿泵系統(tǒng)進行智能檢測改造，對渣漿泵軸承部位、機械密封部位進行設(shè)計安裝溫度和震動檢測，可時刻檢測渣漿泵的運行狀態(tài)，當有異常溫度偏高或震動幅度較大時會發(fā)出報警信號，便于及時對設(shè)備進行維護和保養(yǎng)。對渣漿泵冷卻水供水系統(tǒng)末端進行壓力檢測，當冷卻水水壓小于設(shè)定值或者沒有冷卻水時，渣漿泵自動停止運行或者啟動不起來，發(fā)出報警信號便于及時對設(shè)備進行維護和保養(yǎng)。

4.6 方案布置

4.6.1 變頻系統(tǒng)布置

高揚程渣漿泵動力電源在幾號配電點，相應(yīng)的變頻柜就近安裝到幾號配電點，不再另行建設(shè)新的配電點，利用原動力電纜，節(jié)約成本資金。

4.6.2 冷卻水系統(tǒng)布置

循環(huán)水箱采用新型玻璃鋼材質(zhì)，組裝拼接，位置選在渣漿泵集中的生產(chǎn)樓一樓位置，便于水循環(huán)。雙循環(huán)系統(tǒng)同時鋪設(shè)，采用近水箱處口徑較大的管道，末端處口徑較小的管道，梯次布置。

4.6.3 智能檢測布置

溫度和震動檢測傳感器，水壓傳感器選擇靈敏度較高的品牌。溫度和震動檢測傳感器安裝在渣漿泵相應(yīng)部位，水壓傳感器安裝在渣漿泵冷卻水出水口位置。相應(yīng)的報警裝置安裝在崗位上，便于接受信號。

5 渣漿泵智能優(yōu)化升級改造效果分析

①減少渣漿泵維修頻次，改造之前高壓渣漿泵維修周期約為3 個月，主要檢修更換傳動支撐軸承、骨架油封等。改造之后高壓渣漿泵維修周期可延長至16～24 個月，大大減少工人維修勞動強度。使渣漿泵連續(xù)運轉(zhuǎn)的周期大大加強，為精煤生產(chǎn)提供保障，有利于提高選煤廠的經(jīng)濟效益。

②若改造完成后，渣漿泵類設(shè)備維修人員減少3 人編制；增加環(huán)境衛(wèi)生保障，杜絕臟水橫流現(xiàn)象，減少衛(wèi)生清潔人員2 人編制；增加水壓檢測及其他智能保障裝置，減少崗位運轉(zhuǎn)人員6 人編制；年節(jié)約人員工資66 萬元。建立獨立循環(huán)的冷卻水系統(tǒng)，可有效節(jié)約水資源，保障水質(zhì)不受污染，主廠房一樓共大小20 余臺泵，按單臺泵全年使用填料冷卻自來水350m3計算，年節(jié)省水費約3 萬元。年節(jié)約用水約7000m3，社會效益顯著。

邯鄲洗選廠渣漿泵智能優(yōu)化升級改造后，不僅能夠解決高壓渣漿泵易損壞的難題，保證選煤廠的正常有序生產(chǎn)，還能為邯鄲洗選廠打造智能化工廠打下堅實基礎(chǔ)。