矿井主排水系统性能检测的实践

赵 捷

（山西煤矿安全监察局，山西 太原 030001）

矿井主排水系统性能检测的实践

赵 捷

（山西煤矿安全监察局，山西 太原 030001）

介绍了矿井主排水泵和排水系统性能检测的项目要求、仪表选用及其检测方法，提出了矿井排水系统（泵）的完好标准。

矿井；主排水系统；性能检测

矿井主排水系统担负着排出矿井涌水的重要任务，对矿井的安全生产至关重要。AQ1012-2005标准对矿井主排水系统的性能测试进行了较为详细的规定。

1 检测方法及仪器

矿井主排水系统的主要参数有系统流量、扬程、泵的转速、效率、驱动电机参数等。

1.1 流量Q的测定

通常采用超声波流量计测定水泵的流量，测定时传感器的安装应满足如下要求：

安装前应在放置传感器的地方清洁出一片较传感器探头稍大的位置，直至见到裸露的金属，涂上一层耦合剂；传感器应安装在仪器说明书规定的管路上；选择的测量段管路内必须充满流体，而且不含气泡。

1.2 扬程H的测定

扬程测试系统图，如图1所示。

图1 水泵扬程测试布置图

图中Px为真空压力表；Py为压力表；Hx为吸水高度；Hp为水泵排水高度；Ha为水泵实际排高；Z为表位差。

采用压力表测量出口和入口压力，按照式（1）计算扬程H。

压力表的最大量程应不小于1.3～1.6倍工作压力，其精度不低于1.5级。其次应选择金属弹簧压力表，且压力表的示值清楚。另外，扬程检测用的真空表和压力表通过螺纹装在出口合适的位置，压力表和真空表的联接导管上，应有旋塞和360°的弯管与测孔相通，以稳定读数和保护仪表免受压力冲击。检测中，在启动泵时，应先将压力表前的旋塞关闭，待水泵启动后再慢慢开启旋塞；检测用的压力表必须在检定周期内。

水泵实际排水高度为排水高度和吸水高度之和，即Ha=Hp+Hx。其中水泵排水高度Hp依据矿井地质资料给出，水泵吸水高度Hx由现场测量得到。

1.3 转速的测量

采用激光转速表、非接触式手持数字转速表测定水泵转速。

1.4 电参数的测量

1）电机效率ηd（如测量地点瓦斯≥1.0%，读电度表），当通过测量与泵直接联接的电动机输入电功率来确定泵的轴功率时，使用的电动机应当是以足够的精度确定其效率的。交流异步电动机的效率按GB1032标准规定的方法测定。

在现场无法对电机效率进行测定的情况下，电机的效率按铭牌效率选取。

2）采用电参数综合测试仪测定电参数，在井下设备没有二次线的情况下，应在自带的电流、电压互感器的二次侧进行接线，电参数测量时要严格按电气作业操作规程进行。

仪表的量程选择应使测量值尽可能在仪表额定值的20%～95%范围内。

3）已知电动机效率ηd的泵轴功率

4）泵的输出功率

1.5 效率的计算

1）泵的效率

2）管路效率

3）排水系统效率

4）排水电耗的计算

1.6 性能曲线图的测试与绘制

1）泵的性能曲线采用图2的形式，横坐标轴上表示流量Q，纵坐标上分别表示扬程H、轴功率Pa和效率η。

2）性能曲线一般测3～5个点，各个测点以流量大小来划分，测点的分布不一定等距离，在工业利用区内可以密一些。

3）流量的大小用闸阀开度来调整，每改变一次工况，大约停留3～10min，待水流稳定后读取数据。

4）根据测定与计算得出的数据绘制曲线，曲线应该圆滑。

5）绘制的性能曲线应当是换算到额定转速时的性能曲线。

1.7 排水系统的检测

联合运转状态下的最大排水能力检测，是为了检验多台泵同时工作时管路工作的排水能力，以确定排水系统的综合排水能力是否能达到《煤矿安全规程》第278条规定。

1.8 泵的振动测定

1）振动测点的选择

测点必须选在泵的关键部位，测点一般为轴承座、底坐和出口法兰处。并规定轴承座处和靠近轴承处的测点作为主要测点，把底座和出口法兰处的测点做为辅助测点。

图2 泵性能曲线图

表1 水泵振动分级

每个测点都要在三个互相垂直的方向，即水平、垂直、轴向进行振动测量。

2）测量仪器

测量仪器应该具有测量振动宽频带有效值的能力，其通频响应范围至少为10～1 000 Hz，根据振动准则可以要求进行位移或速度或者这二者结合在一起测量，但对于转速接近或低于600 r/min的泵，其通频响应范围下限应达到2 Hz。要保证振动传感器正确地被固定，以保证测量精度。

3）泵的振动的评价

水泵振动的评价按JB/T8097进行。泵的振动级别分为A、B、C、D四级（表1）D级为不合格。

2 检验及检测结果判定

矿井主排水泵（系统）的技术性能参数必须满足以下条件：水泵的运行工况点应在工业利用区内，即 ηv≥0.85ηe，ηe为水泵的测定效率；水泵在运行工况下，应不超过电动机的容量；排水系统的吨水百米电耗应低于要求值，即Wt·100＜0.5kW·h；运行工况下，不允许振动超标，水泵噪声不允许超标，即水泵房的噪声不得超过90dB。

系统排水能力的要求：矿井主排水泵必须有工作、备用和检修的三台水泵。工作水泵的能力，应能在20 h内排出矿井24 h的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作和备用泵的总能力，应能在20 h内排出矿井24 h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。

主要泵房必须有工作和备用水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20 h内排出矿井24 h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。

配电设备应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。当泵房有多台水泵时，单台水泵的起动时间应不大于5min。

主要泵房至少有2个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应高出泵房底板7m以上；另一个出口不能到井底车场，在此出口通路内，应设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。

矿井水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。水仓的容积应能容纳8 h的正常涌水量，正常涌水量大于1 000 m3/h的矿井，主要水仓的有效容积V=2（Q+3 000）（Q为每小时正常涌水量），并不得小于4h的正常涌水量。

3 矿井检测的几点体会

无真空表的扬程测试方法更符合矿井实际条件，大多数矿井水泵的吸水管路上无法安装真空表，因此实际测试工作中采用无真空表测试扬程，其误差在0.5%以内，符合工程试验数据处理的规定。

实际测试工作中缺乏排水系统的效率分析，由于从事矿井大型设备技术性能检测检验工作的是有资质的中介机构，执行的是AQ系列标准，只针对设备或系统的实际运行工况进行测试，并依据AQ标准判断是否符合其要求，对虽然在标准许可范围，但效率处于较低的工况，如何提高系统效率不进行分析，使得检测报告仅仅是面对上级的检查，对生产单位设备管理起不到应有的作用。

4 结束语

矿井主排水系统及其水泵的性能检测工作需要现场机电管理人员的密切配合，流量传感器安装位置的选择及其排水管理表面污物处理对流量测定的准确性影响较大。其次振动测试中测点的选择和传感器的安装同样影响其测试精度。只有矿井机电管理部门高度重视测试工作的重要性，才能够真正实现煤矿机电设备管理的现代化。

[1]中华人民共和国安全生产行业标准.煤矿在用主排水系统安全检测检验规范AQ1012-2005[M]，北京：煤炭工业出版社，2005.

[2]陈维健，傅运刚，李功熹,等.矿山大型机电设备测试技术手册[M]，徐州：中国矿业大学出版社，1998.

[3]薛雪琴.煤矿在用主排水泵扬程测试方法分析与应用[J]，陕西煤炭，2007，（2）：75-76.

Abstract:The paper introduces the requirement for performance detection of main pump and drainage system in mine,and the selection and detection of measurement instrument.The criteria for pump and drainage system in mine are presented.

Keywords:mine;main drainage system;performance detection

编辑：徐树文

Performance Detection Practice of Main Drainage System in Mine

ZHAO Jie

（Shanxi Mine Safety Supervision Bureau,Taiyuan Shanxi 030001,China）

TD442+.5

A

1672-5050（2010）06-0069-03

2010-04-22

赵 捷（1971—），男，山西原平人，大学本科，工程师，从事矿山机械检测检验工作。