南山煤礦三水平新泵房改造及新型無底閥水箱的應用

摘 要：文章主要闡述了在安全第一理念的形勢下，南山煤礦三水平新泵房排水系統經采用無底閥新型水箱排水裝置代替傳統的底閥排水，使排水裝置具有結構簡單、操作方便、性能可靠、使用及維護方便等新特性，在我礦得到推廣使用。

關鍵詞：離心式水泵；水箱；無底閥

由于南山煤礦生產接續的需要，南山煤礦三水平老泵房上方將進行煤層的開采，可能導致南山煤礦三水平老泵房部分塌陷，經與礦方協商，龍煤設計院設計，建設南山煤礦三水平新泵房，2015年下半年南山煤礦礦領導、動力科科領導、壓風隊全隊職工全力配合礦建處機電安裝區的工作，建設新型水箱引水的無底閥主排水泵房，三水平新泵房共安裝水泵5臺，1#水泵型號為SGD200×5，2#至5#水泵型號均為D450-60×7，均配備佳木斯電機股份有限公司生產的900kW電動機，三水平新泵房現已投用。新型水箱由動力科設計，由加工廠自行加工，節約成本，投用后使用效果好。

1 研究背景

排水泵是煤礦生產的四大件之一，如何使水泵正常運轉，保證煤炭生產的正常進行是我們的首要任務，水泵由于在使用前為了防止水泵空轉，必須先對排水泵進行注水，長期運轉這就使水泵底網存在大量的污垢，清理不及時就會造成水泵堵塞，導致維修量加大，降低了排水泵的使用壽命。水箱的主要功能是在使用前在箱內注滿水，使水箱呈真空狀態，水箱體積為吸水管路體積的3-4倍，水泵在開車前不用2次注水，延長水泵的使用周期及水泵的清污工作，對水泵起保護作用，延長了水泵的使用壽命。

2 無底閥水箱的研制思路

根據這一情況，在南山煤礦三水平新泵房建設前，我們研制了一種水箱，來取代水泵底閥，水箱體積為來水管體積的3-4倍，我們因地制宜，根據現場情況將水箱放置在吸水井蓋板上，用槽鋼進行支撐，這樣既節約了占地面積又顯得美觀，考慮到三水平新泵房位置深，將水箱設計成圓形，能承受較大的壓力。

離心式水泵主要由葉輪、泵軸、泵殼、軸承等部件組成，水泵啟動前，先灌滿引水，然后啟動電動機。通過電機帶動水泵葉輪旋轉，產生離心力，葉輪內的水在離心力的作用下由水泵入口流向出口，經螺旋形擴散室進入排水管道后被排出。同時葉輪入口處因水被排出而壓力降低，形成局部真空，吸水井中的水在大氣壓力的作用下，通過吸水管被壓入葉輪入口，于是旋轉的葉輪就連續不斷地把水吸入和排出。常規的排水系統在水泵啟動前，要求水泵泵體和吸水管處于真空狀態，而安裝在吸水管下端的底閥，其作用相當于一個單向閥，當水泵在灌引水和停止運轉時，底閥關閉使泵體內的水充滿泵體和吸水管而不會泄漏；當水泵運轉后，泵內的水被排出而形成真空，使吸水井中的水在大氣壓力的作用下，頂開底閥閥芯，經吸水管被壓入葉輪，從而使水不斷地被吸入和排出。

3 與國內成功案例的研究對比

在外礦無底閥改造的成功案例中，往往都是用射流泵，來去掉底閥，實現灌水的功能。所謂無底閥射流泵就是把水泵吸水管底部的底閥去掉，在離心式水泵上安裝射流器，高壓介質通過射流器，在射流器內形成負壓將泵體及吸水管內空氣抽出，使泵體及吸水管內形成真空，吸水井內的水在大氣的壓力下充滿水泵及吸水管完成啟動準備。射流器一般由三通、噴嘴、擴散管、吸水管、閥門等部件組成。在排水系統中，無底閥射流泵工作方式往往采用高壓水作為水泵啟動前引水灌注，如果出現高壓水源停止對正常排水將造成嚴重的影響，礦井安全就得不到保障，嚴重還會造成重大事故。

我們無底閥新型水箱，原理同樣也是將水泵的底閥去掉，改為密封水箱，當水泵啟動時，首先吸入水箱內的水，由于水箱內部的水在短時間內被排空，使水箱形成局部真空，從而使吸水井中的水在大氣壓力的作用下，通過吸水管被壓入水箱，從而保證了水泵的正常排水。

4 無底閥水箱的結構及技術要求

新型水箱由箱體、進水管、出水管、過濾網、排氣閥、觀察口等組成，用10mm的A3鋼板制作，使用水箱可根據水泵的實際揚程來確定材料的厚度，若楊程較高的場所可使用較厚一點的材料，避免多次因水泵突然停電后高壓水流反沖的沖擊力和水箱因出現真空時大氣壓力對水箱的壓力導致水箱焊接部位出現裂紋，使水箱無法正常工作。水箱的形狀可制作成圓形和方形等形狀，可根據使用地點的空間及水泵的大小來確定。根據使用經驗水箱的容積一般達到3～4倍的吸水管容積即可滿足實際使用要求，為保證水箱的密閉性，要求各焊接點要牢固、可靠、不漏氣；同時箱體內部可加拉筋，以保證水箱的強度。為避免吸水管底部過濾網失效，應在水箱加裝一個觀察口，以便于清理和排污，但要保證其達到密封要求。

5 無底閥水箱的社會效益及經濟效益

南山煤礦三水平新泵房使用新型水箱后，效果相當明顯，減輕了工人勞動強度，而且延長了水泵的使用壽命，盤根的更換周期，使維修率大大降低，在之前沒安裝水箱的老泵房，水泵磨損嚴重，每年都得檢修1-2次，內部水扇經常被塞住，如KND450型水泵檢修一次需15天左右，內部零件更換頻繁，使礦投入大量資金及物力、人力。采用了無底閥新型水箱后不僅為礦節約了大量資金，而且減輕了工人的勞動強度，為我礦安全生產，創建本質安全型礦井做出了很大的貢獻。

南山煤礦三水平新泵房排水系統經采用無底閥新型水箱排水裝置代替傳統的底閥排水，經過使用和改進，該排水裝置具有結構簡單、制作方便、性能可靠、使用及維護方便等特點，已在我礦得到推廣使用。

作者簡介：邴龍海（1983-），工程師，2006年畢業于黑龍江工程學院電氣自動化本科專業，現任龍煤集團鶴崗分公司南山礦動力科主任工程師職務。