礦井主排水泵運行效率提高措施研究

王澤晉

1 主排水泵損壞機理分類

1.1 汽蝕破壞

在礦井生產作業中，當沉淀池中的水流入水井時，通常也會攜帶著大量煤灰，而煤灰中所含的灰濃度通常較大，易造成汽蝕現象，當泵件運行時，汽蝕現象也會在某種程度上磨損泵件，易產生水力沖擊，剝落泵件表面的金屬材料，同時當煤灰較多時，水中出現煤灰沉淀后，產生的沉淀會阻礙泵吸水，且易使泵發生堵塞。水中所含的活性物質也會腐蝕泵件，會加速泵件的磨損速度[1]。

1.2 機械性磨損

機械磨損屬于日常生產作業中最常見的一種磨損形式，泵件運行時會發生此種磨損，普通的機械磨損通常不會對泵件造成太大影響，而當有硬質顆粒夾雜于機械性磨損時便會嚴重影響機械設備的正常運行，夾雜的硬質顆粒產生的磨損主要有下列四種。

（1）變形磨損。隨著泵件的高速運行，其內部的硬質顆粒也會高度運動，高速運動的硬質顆粒一旦接觸到機械表面便會瞬間產生較大的沖擊力，劃傷硬件表面，使硬件變形。為使這種磨損產生的影響盡量小，一方面應盡量防止泵件各部件間夾雜硬質顆粒，另一方面可通過改變泵件韌性，來使硬質顆粒產生的實際沖擊變小，進而來使這種磨損變小。

（2）切削磨損。在泵件運行作業中，硬質顆?？赡軙牟煌嵌葋韺Ρ眉砻娈a生撞擊，致使泵件發生磨損。在實際生產作業中，為使該種撞擊的磨損作用盡量小，應盡量提高泵件各部件表面的剪切強度，以有效減輕該種撞擊形成的磨損[2]。

（3）斜向磨損。該種磨損可以說是上述兩種磨損綜合作用的結果，當出現斜向磨損時，即有雙重沖擊力來對泵件形成撞擊，會嚴重磨損部件。若想有效減小斜向磨損，則應想方設法提升泵件性能，應確保其剪切強度及韌性大小都達標。

（4）研磨性磨損。該種磨損主要為硬質顆粒以高壓的形式來對泵件表面產生的各種磨損，其本質為研磨力磨損泵件，為使這種研磨磨損盡量小，則應提升零件表面硬度，應讓零件表面的硬度顯著高于顆粒硬度，進而可使磨損減小。

1.3 電化學沖蝕磨損

通常應用于該領域的泵件一般都由金屬構成，當進行運轉作業時，通常會有較弱的電解池出現，同時隨著工作時間的延長，會有電解現象在泵件表面出現，當泵件表面發生電解現象時，會有一層較薄的腐蝕層出現于泵件表面，會加速泵件磨損。

2 主排水泵運用中存在的問題

（1）所選的水泵存在過大的富余揚程。在選用水泵時，一方面應滿足排水系統運行穩定性需求，應綜合考慮到地質排水高度因素，排水管管徑因素，長度因素以及沿程損失因素等。另一方面應嚴格依據相關規定，來科學、合理地確定水泵臺數及各水泵的排水能力等，應讓它們滿足同時工作，有備用以及可進行檢修替換等條件，但因受排水高度的限制以及水泵選型的影響，應依據礦井最大用水量來合理布設水泵臺數，可讓某幾個水泵具有較大的富余揚程。若讓大部分水泵富余揚程普遍偏大，電機負荷也會增大，會造成水泵運行工況點嚴重偏離高效區，影響運行效率，同時也會致使排水口出口出現過大動壓，降低管網效率[3]。

（2）排水系統能力不配套。因當前所用的很多排水系統大多都是之前建造的，受歷史條件的影響，很多管路路徑設計不科學、不合理，不僅管徑細，管路長，彎管較多，而且有很多急轉彎，管路存在較大的沿程損失，會使水壓損耗加大，影響運行效率。

（3）一些水泵所用材質差，無法長期高效運行。雖近年來本礦井也在逐步進行著水泵的更新換代，很多使用時間久，經多次修理的水泵正在逐步被淘汰，但所引入的新水泵水泵葉輪所使用的材料仍然不是很理想，大多以球墨鑄鐵為主，這種材料耐汽蝕性較差，以致很多泵在首級葉輪進水口位置就出現了汽蝕現象，葉輪剝落現象、掉塊現象較明顯，會嚴重影響水泵的流量情況和揚程大小，降低水泵運行效率。

（4）水質不達標，使水泵損壞速度加快。①偏硬的水質，易使平衡軸套以及平衡套泄水間隙過小，會加速平衡盤及平衡板的磨損。②過高的煤砂含量，會嚴重沖刷葉輪及導葉輪片等部件。③一些排水管路存在嚴重的結垢現象，特別是環形管路結垢最為明顯。而就老舊礦井而言，原設計安裝管徑通常較細，發生結垢現象會嚴重影響過流端面，這樣會增大管阻，降低管網運行效率。④一些礦井易出現較嚴重的水倉淤積現象，水中的雜質還易把水泵過流通道堵塞，使泵內過流斷面變小，限制水泵運行效率。對于沒有布設沉淀池，具有較大涌水量的礦井，因水溝內所流水通常較湍急，會有較多的煤泥及砂石，當這些雜質未經充分沉淀直接流入水倉后，會加速水泵過流部件的損壞，同時當有較多的淤泥存在于吸水井處時，還易把吸水龍頭堵塞，致使排水困難或出現不能順利排水現象，易給礦井生產埋下重大安全隱患[4]。

（5）一些水泵未及時檢修更換，性能不達標。每年檢測檢驗中心應細致、系統地檢驗各單位的主排水系統，一旦發現運行效率較低的排水系統各生產礦井應及時尋找原因，并采取相關措施進行徹底維修，必要時應及時更換水泵。但在實際生產中因各種原因，很多泵或管路都無法及時檢修，這些設備易長期處于低效運行狀態[5]。

3 應對措施

（1）應預留部分安全資金，有計劃，有步驟地更換運行時間長、存在嚴重結垢、阻力較大的管路，對無法及時更換的管路，應做徹底的除垢工作，讓實際排水管徑盡量大，讓流速盡量上升為經濟流速。

（2）可選用讓多管并聯的形式來進行排水，以盡量提升管網效率。在礦井正常排水作業中，可讓備用管路與現用管路進行并聯排水，以有效降低管網阻力，最大限度提升管網實際運行效率。

（3）應對水泵揚程進行科學、合理的調整，讓水泵始終處于高效運行區。應從本礦井實際情況出發，根據所需揚程情況進行調整。若水泵富余揚程小于等于單級揚程，應與水泵修理廠及時溝通，可把水輪的輪葉處進行適當切除，讓其直徑變??；若水泵富余楊程比單級揚程大，則可通過精簡水泵輪數或水泵段數，來讓水泵揚程一致于排水高度。

（4）應及時淘汰陳舊性能落后的水泵，應用新型高效節能型水泵。依據對不銹鋼水泵葉輪與球墨鑄鐵水泵葉輪的長期、準確測試，發現不銹鋼葉輪水泵效率要明顯高于球墨鑄鐵葉輪水泵效率。因此各單位應加快原老舊水泵的更新換代速度，及時引入新型高效節能水泵，以為礦井創造更多經濟效益[6]。

（5）應采用相關措施來處理水倉淤積現象，以延長水泵運行壽命。對于淤積現象較嚴重的礦井，一方面應重視定期更換水倉入口處的蓖子，謹防水倉內混入大粒徑雜質。另一方面可布設一沉淀池于水溝流經處，并定期清理沉淀池。在清挖沉淀池時可借助自動清挖設備，來提高清挖效率，縮短清挖時間，同時減輕工人作業強度。

（6）應及時清洗吸水龍頭，以降低阻力，讓有效過流面積增大，進而降低電能消耗。

（7）強化水溝維修管理，確保水溝暢通無阻，同時應重視及時檢查檢修水泵相關供電設備，確保水泵可實現高水位吸水運行。此外水泵日常運行作業中，應在用電高峰時段來臨前，把水排至較低水位，當結束高峰后，把水泵吸水高度降低，便可實現高水位排水，這樣不僅有助于提升水泵日常運行效率，而且可用來進行削峰填谷，有效節約部分電能，降低生產成本[7]。

（8）應依據相關規定，定期大修主排水泵，運行作業中多使用高效泵。同時進行大修作業時應重視檢查水泵的易損部件，一旦發現部件存在問題，應及時更換，同時應盡量減輕部件機械磨損，并讓各部件間隙應達標，防止部件發生漏液現象。此外應對水泵的平衡盤及串水套間隙進行科學、合理的調整，讓水泵的容積損失與乏水損失盡量小，此外，在日常生產作業中，還應根據各水泵的實際運行情況，應盡量少開低效泵，多開高效泵，這樣也可顯著提高礦井水泵系統運行效率[8]。

4 結束語

總之，礦井主排水泵運行效率的高低，不僅會影響到礦井能源消耗，而且易影響到礦井安全生產。對此，必須充分了解礦井主排水泵損壞機理，明確礦井主排水泵應用中存在的問題，并采取相關措施進行應對，只有這樣才能提高礦井主排水泵運行效率，才能為企業創造更多經濟效益。