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浅析矿井主排水泵的监控及检验技术论文

发布时间：2022-02-26 14:04:55 文章来源：SCI论文网我要评论

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　　摘要：矿井水灾是制约矿井安全生产的重大因素之一，每个矿井都必须建有完善的排水系统。矿井主排水泵的安全可靠运行是保障整个矿井的排水系统的基础。主排水泵正常运转过程中关键项目实行时时监控，从而做到及时发现问题和处理故障。现结合甘肃华亭市华亭矿井中央水泵房主排水泵的检测工作，总结提炼出矿井主排水泵的监控及检验技术。

　　关键词：主排水泵 ;监控 ;检验技术

　　根据规程规定，水泵房应配备至少一台工作水泵、一台备用水泵及一台检修水泵。工作水泵的能力，应当能在20h 内排出矿井 24h 的正常涌水量 (包括充填水及其他用水)。备用水泵的能力，应当不小于工作水泵能力的 70%。检修水泵的能力，应当不小于工作水泵能力的 25%。工作和备用水泵的总能力，应当能在20h 内排出矿井24h 的最大涌水量。排水管路应当有工作和备用水管。工作排水管路的能力，应当能配合工作水泵在20h 内排出矿井24h 的正常涌水量。工作和备用排水管路的总能力，应当能配合工作和备用水泵在20h 内排出矿井24h 的最大涌水量。配电设备的能力应当与工作、备用和检修水泵的能力相匹配，能够保证全部水泵同时运转。华亭矿井中央水泵房工作泵、备用泵和检修泵各一台，型号为MD280-65×10. 配套电机功率为 800kW。

　　1 主排水泵主要部件监控

　　(1)启动时排空监控。启动主排水泵必须保证泵体内部真空度，常见采用射流泵或真空泵排除泵体内部多余空气。监控设备有真空传感器、压力监控仪表等。

　　(2)排水通道监控。排水通道监控主要指得是对主阀闭合调节的监控。按照水泵操作规程、或调整排水通道及防止水锤事故的发生，必须进行主阀的开启或关闭。因此，主阀开闭状态要监控，以确保排水通道可靠运行。

　　(3)水仓水位高低监控。水仓相对是一个密闭空间，要做到水位高低时能自动发出开机或停机信号或传出水位实际高度，至少保证值班人员知道水仓时时水位。监控设备有液位传感器等。

　　(4)运转时常态监控。常见有主轴温度监控、水泵运转振动监控、排水管流量监控、水泵入出口压力监控、电压电流监控等。以上环节的监控数据及工作状态均可在操作台时时监控显示，通过PLC传输地面机房计算机分析处理形成曲线或表格供管理人员做出正确判断，向井下可编辑控制器发出命令。

　　(5)电动机是主排水泵的心脏，水泵电机常见有欠压、过流、短路等故障。由中央变电所控制的高压开关柜的综合保护器实现。电动机的自动控制由PLC、中间继电器、接触器等组成，它是自动化控制的真心环节。

　　(6)水泵出入口压力监控。对水泵吸水端真空压力及排水压力要进行监控。常见有吸入口安装真空压力表，经水泵运转之后在排水管合适处安装压力表，并采集数据汇集计算机。

　　以上监控所采集的数据集成一个动态运行状态，如下图 1、 2所示。

　　2 主排水泵的检测技术

　　2.1 排水泵运行工况点的效率

　　水泵工况是指水泵运行时，实际出水量 Q、扬程H、轴功率 N、效率 n 等，把这些值绘在扬程曲线、功率曲线、效率曲线上，就成为一个具体的点，因为水泵是与管路相联的，所以它要受管路的制约。水泵的特性曲线与管路的特性曲线的相交点，就是水泵的工作点 , 又叫做工况点。水泵工况点反映了水泵瞬时的工作状况。一般阀门开度对应额定扬程时，是最佳工况点。如图 3所示在流量在 65m3/h 时，即BEP与BHP 曲线交点时就是该泵的最佳工况点。检验要求水泵的运行工况点应在工业利用区内，即工况点的效率不小于额定效率的 85%。

　　2.2 运行工况下电机功耗

　　水泵在运行工况下，应不超过电动机的容量。检测时需要用功率表进行实践测量电机运行功率。检测电机功耗其中要注意检测电机的实际电流值，要求低于电机的额定电流值。

　　2.3 排水系统的吨水百米电耗

　　排水系统的吨水百米电耗应低于 0.5kW•h/(t•hm)。检测涉及参数有水泵的吸水高度、排水高度、管路效率、排水系统效率、泵的效率等，此参数反映出水泵运行做功情况及耗电成本。

　　2.4 水泵的振动

　　要求运行工况下不允许振动超标。泵的振动级别分为A、B、C、D 四级，D级不合格。检测涉及参数有排水泵的真心高、近电机端及远电机端的振动数值、泵的额定转速、泵的分类等。振动参数是水泵检测的重要参数，是判断水泵是否合格的否决项目，现场检测使用测振仪进行近水泵主轴端三向测量。引起振动大的原因有很多，如基础不牢固、转子不平衡等，发现振动异常时要及时停机进行处理。

　　2.5 水泵噪声

　　在运行工况下，水泵房的噪声不得超过 90dB(A)。检测测点的布置按照JB/T8098-1999 要求布置，取八个测点，每个测点测 3 次取平均值。检测时使用噪声计进行测量。

　　2.6 起动时间

　　单台水泵的起动时间不大于 5min。用秒表记录起动排空上水的时间，测量三次取最大值。启动时间的多少侧面也反应出水泵启动排空气效果。

　　2.7 水泵流量

　　水泵的流量大小反映了水泵实际做功情况，是检测水泵性能的一个很重要参数。检测时要测量真空表、压力表的高度及压力值，泵吸水管、排水管、测量流量处排水管的周长、壁厚等参数。检测方法参照《水泵流量的测定方法 (GB/T 3214-2007)》，可采用手持式智能流量计进行检测。

　　2.8 排水泵性能曲线

　　在使用现场的实际转速下，调节水泵的工况点，检验排水泵性能，并绘制排水泵性能曲线图。流量调节方式：试验应从电动机输入电流最小的工况开始调节流量，逐渐调整到最大流量点或最小流量点。调整过程中，应监测电动机输入电流。试验工况点：试验工况点的数量不少于 5 个，尽可能均匀分布在整个性能曲线上。试验结果按额定转速的换算，按 GB/T3216 规定的换算方法换算。性能曲线图：绘制的性能曲线应当是换算到额定转速时的性能曲线。曲线图以横坐标轴表示流量 Q，纵坐标轴分别表示扬程H、轴功率Pa 和效率 η。参照 GB/T3216 中“泵性能曲线图”，根据测定与计算得出的数据绘制曲线，曲线应平滑。

　　通过对甘肃华亭市华亭矿井中央水泵房主排水泵的检测工作，对比了现场监控措施与检测技术，可以发现监控措施和检测技术本质上作用一样的，监控措施是企业对主排水泵关键部件或运行参数实行日常性信息化可视化监控与管理，检测技术是从设备运行状态按照标准要求进行结果性判断性的校验。从检测结果与现场监控集成数据对比分析，两者相辅相成，相互验证，对生产标准化一类矿井具有一定的指导和借鉴作用。