論大流量自平衡多級離心泵在礦用主排水系統改造的可行性

郭龍光

摘 要：大流量自平衡多級離心泵替代傳統的MD系列礦用多級泵，改變結構、提高效率。延遲了維修時間，促使泵效率提高3-6%（節能效果提高4-7%）該泵已在龍煤雙鴨山、雞西礦業集團得到應用，效果良好，節能顯著。

關鍵詞：自平衡；離心泵；排水系統；改造

1 改造目的與意義

對于煤礦井下溶水量較大的煤礦而言，且井下水倉容積較深，任何一臺多級離心式主排水泵的汽蝕余量及允許吸上高度是有科學依據和能力限制的。水倉過深不可能把底部積水及時排出，隨著排水液面的降低變化，還會給主排水泵造成汽蝕現象，致使主排水泵的過流部件經常損壞，增加了不必要的維修費用。因此，設計一套切實可行的《主排水系統改造方案》尤為重要。

《主排水系統改造方案》充分考慮了煤礦井下水倉的實際狀況，此《改造方案》不僅投資少，而且易改造，見效快。它的顯著特點是：

（1）節能：降低電能消耗，為提高煤礦經濟效益做貢獻。

（2）增大水倉排水容量：在水倉底部增加一套主排水泵“前置供水節能裝置”。使“前置供水節能裝置”和主排水泵的流量、揚程明顯提高。

（3）延長主排水泵使用壽命：由于主排水泵前增加了“前置供水節能裝置”主排水泵不會產生汽蝕現象，泵不會輕易損壞，降低主排水泵故障率，減少泵維修費用，從而大大提高了井下排水效率。

2 改造措施

2.1 選用合適的主排水泵

推薦選用MD700-100型自平衡耐磨多級離心泵，該泵水力模型經過修正后其性能參數：

流量：Q=700m3/h

揚程：H=600 m

效率：n=80%

軸功率：Pa=1430Kw

2.2 在水倉液下安裝主排水泵前置供水節能裝置：

前置供水節能裝置性能參數：

流量：Q=1000m3/h

揚程：H=10m

功率：N45Kw

2.3 安裝與操作方法

2.3.1 自動控制運行

在礦井水倉液體下面安裝一套“前置供水節能裝置”用液位傳感技術控制，當水倉液位上升到一定高度（設定高度）時，“前置供水節能裝置”便自動啟動，向主排水泵供水，當主排水泵的進口壓力達到設定規定值時（也就是主排水泵內注滿水后）主排水泵開始啟動排水，可以連續作業。當水倉液位降低到低水位時，液位傳感器控制主排水泵先停止運行，再控制“前置供水節能裝置”停止運行。

2.3.2 人工操作控制運行

由井下水泵排水值班人員控制操作。每次排水前，先啟動“前置供水節能裝置”，由“前置供水節能裝置”向主排水泵供水，待查看主排水泵的出口壓力表穩定后（主排水泵內注滿水）再啟動主排水泵，進行排水作業。當要暫停排水作業時，先停止主排水泵，然后再停止“前置供水節能裝置”，一定要按操作規程進行操作，這樣可以加強泵的維護與保養，延長使用壽命，提高使用效率。

同時要求值班人員做好值班記錄，詳細記載“前置供水節能裝置”和主排水泵的運行狀況。

3 使用效果分析

從“前置供水節能裝置”和主排水泵的特性曲線上進行分析：

3.1 主排水泵加裝“前置供水節能裝置”同時運行時，流量和揚程都在增加。這是《本改造方案》的關鍵。（參見圖1）

從（圖1）的特性曲線中可以看出：圖中H1為主排水泵單獨運行的特性曲線；H2為“前置供水節能裝置” 單獨運行的特性曲線；H3是主排水泵加裝“前置供水節能裝置”合成運行的特性曲線；R是裝置特性曲線。可以看出，主排水泵加裝“前置供水節能裝置”合成運行時，在系統特性不變的情況下，流量和揚程都明顯增加。

3.2 主排水泵加裝“前置供水節能裝置”合成運行時效率明顯提高。當井下水倉液面高度H1達到7m時，一般的泵都接近汽蝕狀態，或已經產生汽蝕現象。致使水泵性能下降，甚至泵不能正常工作，嚴重時將水泵過流部件損壞，不得不停機檢修、更換損壞的水泵零件，造成維修費用增加，泵使用壽命降低等多種弊病。通過用戶走訪調查和用戶反映的問題分析，多數主排水泵是由于泵內汽蝕現象造成泵過流部件損壞的主要原因。本《改造方案》就是解決主排水泵不產生汽蝕現象問題。由于安裝“前置供水節能裝置”后，使主排水泵的進口由負壓變成正壓，消除了汽蝕現象，保證井下排水不受影響。加裝“前置供水節能裝置”后比主排水泵單獨使用時明顯改善，不僅延長泵的使用壽命，還可以使泵效率提高7%。

3.3 延長主排水泵的使用壽命

由于在主排水泵前加裝了“前置供水節能裝置”，主排水泵基本不會產生汽蝕現象。泵不產生汽蝕現象，泵的運行狀態穩定了，效率提高了，水泵的使用壽命延長了。

再加上正常的使用、維護與保養，一定會收到更加滿意的效果。

3.4 增大了水倉排水容量

由于在主排水泵前加裝了“前置供水節能裝置”，水深H2得到了有效利用，從而加大了排水的容量。排水容量加大不僅提高排水效率，還可以降低排水費用，企業自身效益大幅度提高，還可以帶來社會效益。

4 經濟效益分析

4.1 節能效果顯著

主排水泵配套電機為1600Kw/小時，按提高效率7%計算：

1600×0.07=112Kw

112Kw-45Kw=67Kw

如果水量大，需要每天24小時排水計算

67Kw×24小時=1608Kw，也就是每天24小時可以節省電量1608Kw。

4.2 節省主排水泵的維修資金

由于在主排水泵前加裝了“前置供水節能裝置”，使得主排水泵工作狀態穩定了，無汽蝕現象發生。我東北泵業生產的MD700-100型礦用耐磨多級主排水泵耐磨材質保證；質量保證；售后服務保證。只要消除汽蝕現象，泵的過流部件不會輕易磨損損壞，保證泵的使用壽命延長，從而節約了泵的維修費用。

4.2.1 從煤礦自身效益考慮

一是顯著節約電能；二是提高排水效率；三是延長泵的使用壽命；四是降低主排水泵的維修費用。

4.2.2 從社會效益考慮

僅黑龍江龍煤集團所屬的四大礦務局基層煤礦就有幾十家。煤礦《主排水系統改造方案》如獲得成功，不僅煤礦獲得巨大的經濟效益，還會將《主排水系統改造方案》加以總結推廣，對其他煤礦起到示范作用。由此而帶來的社會效益是無法估量的，為黑龍江龍煤系統做出突出貢獻！

從上述方案論述中可以看出：《主排水系統改造方案》是切實可行的，是有科學依據的，是可以實施改造、推廣的好技改項目。

參考文獻

[1]李順明.自平衡型耐磨多級離心泵的推廣與應用[J].礦山機械，2013，4.

[2]黃化柏.礦用主排泵的節電措施[J].華東電力，1989，10.

[3]徐霽宇.淺談注排水泵在煤礦中的重要性[J].煤，2010，1.