矿井主排水泵运行效率提高措施研究

王泽晋

1 主排水泵损坏机理分类

1.1 汽蚀破坏

在矿井生产作业中，当沉淀池中的水流入水井时，通常也会携带着大量煤灰，而煤灰中所含的灰浓度通常较大，易造成汽蚀现象，当泵件运行时，汽蚀现象也会在某种程度上磨损泵件，易产生水力冲击，剥落泵件表面的金属材料，同时当煤灰较多时，水中出现煤灰沉淀后，产生的沉淀会阻碍泵吸水，且易使泵发生堵塞。水中所含的活性物质也会腐蚀泵件，会加速泵件的磨损速度[1]。

1.2 机械性磨损

机械磨损属于日常生产作业中最常见的一种磨损形式，泵件运行时会发生此种磨损，普通的机械磨损通常不会对泵件造成太大影响，而当有硬质颗粒夹杂于机械性磨损时便会严重影响机械设备的正常运行，夹杂的硬质颗粒产生的磨损主要有下列四种。

（1）变形磨损。随着泵件的高速运行，其内部的硬质颗粒也会高度运动，高速运动的硬质颗粒一旦接触到机械表面便会瞬间产生较大的冲击力，划伤硬件表面，使硬件变形。为使这种磨损产生的影响尽量小，一方面应尽量防止泵件各部件间夹杂硬质颗粒，另一方面可通过改变泵件韧性，来使硬质颗粒产生的实际冲击变小，进而来使这种磨损变小。

（2）切削磨损。在泵件运行作业中，硬质颗粒可能会从不同角度来对泵件表面产生撞击，致使泵件发生磨损。在实际生产作业中，为使该种撞击的磨损作用尽量小，应尽量提高泵件各部件表面的剪切强度，以有效减轻该种撞击形成的磨损[2]。

（3）斜向磨损。该种磨损可以说是上述两种磨损综合作用的结果，当出现斜向磨损时，即有双重冲击力来对泵件形成撞击，会严重磨损部件。若想有效减小斜向磨损，则应想方设法提升泵件性能，应确保其剪切强度及韧性大小都达标。

（4）研磨性磨损。该种磨损主要为硬质颗粒以高压的形式来对泵件表面产生的各种磨损，其本质为研磨力磨损泵件，为使这种研磨磨损尽量小，则应提升零件表面硬度，应让零件表面的硬度显著高于颗粒硬度，进而可使磨损减小。

1.3 电化学冲蚀磨损

通常应用于该领域的泵件一般都由金属构成，当进行运转作业时，通常会有较弱的电解池出现，同时随着工作时间的延长，会有电解现象在泵件表面出现，当泵件表面发生电解现象时，会有一层较薄的腐蚀层出现于泵件表面，会加速泵件磨损。

2 主排水泵运用中存在的问题

（1）所选的水泵存在过大的富余扬程。在选用水泵时，一方面应满足排水系统运行稳定性需求，应综合考虑到地质排水高度因素，排水管管径因素，长度因素以及沿程损失因素等。另一方面应严格依据相关规定，来科学、合理地确定水泵台数及各水泵的排水能力等，应让它们满足同时工作，有备用以及可进行检修替换等条件，但因受排水高度的限制以及水泵选型的影响，应依据矿井最大用水量来合理布设水泵台数，可让某几个水泵具有较大的富余扬程。若让大部分水泵富余扬程普遍偏大，电机负荷也会增大，会造成水泵运行工况点严重偏离高效区，影响运行效率，同时也会致使排水口出口出现过大动压，降低管网效率[3]。

（2）排水系统能力不配套。因当前所用的很多排水系统大多都是之前建造的，受历史条件的影响，很多管路路径设计不科学、不合理，不仅管径细，管路长，弯管较多，而且有很多急转弯，管路存在较大的沿程损失，会使水压损耗加大，影响运行效率。

（3）一些水泵所用材质差，无法长期高效运行。虽近年来本矿井也在逐步进行着水泵的更新换代，很多使用时间久，经多次修理的水泵正在逐步被淘汰，但所引入的新水泵水泵叶轮所使用的材料仍然不是很理想，大多以球墨铸铁为主，这种材料耐汽蚀性较差，以致很多泵在首级叶轮进水口位置就出现了汽蚀现象，叶轮剥落现象、掉块现象较明显，会严重影响水泵的流量情况和扬程大小，降低水泵运行效率。

（4）水质不达标，使水泵损坏速度加快。①偏硬的水质，易使平衡轴套以及平衡套泄水间隙过小，会加速平衡盘及平衡板的磨损。②过高的煤砂含量，会严重冲刷叶轮及导叶轮片等部件。③一些排水管路存在严重的结垢现象，特别是环形管路结垢最为明显。而就老旧矿井而言，原设计安装管径通常较细，发生结垢现象会严重影响过流端面，这样会增大管阻，降低管网运行效率。④一些矿井易出现较严重的水仓淤积现象，水中的杂质还易把水泵过流通道堵塞，使泵内过流断面变小，限制水泵运行效率。对于没有布设沉淀池，具有较大涌水量的矿井，因水沟内所流水通常较湍急，会有较多的煤泥及砂石，当这些杂质未经充分沉淀直接流入水仓后，会加速水泵过流部件的损坏，同时当有较多的淤泥存在于吸水井处时，还易把吸水龙头堵塞，致使排水困难或出现不能顺利排水现象，易给矿井生产埋下重大安全隐患[4]。

（5）一些水泵未及时检修更换，性能不达标。每年检测检验中心应细致、系统地检验各单位的主排水系统，一旦发现运行效率较低的排水系统各生产矿井应及时寻找原因，并采取相关措施进行彻底维修，必要时应及时更换水泵。但在实际生产中因各种原因，很多泵或管路都无法及时检修，这些设备易长期处于低效运行状态[5]。

3 应对措施

（1）应预留部分安全资金，有计划，有步骤地更换运行时间长、存在严重结垢、阻力较大的管路，对无法及时更换的管路，应做彻底的除垢工作，让实际排水管径尽量大，让流速尽量上升为经济流速。

（2）可选用让多管并联的形式来进行排水，以尽量提升管网效率。在矿井正常排水作业中，可让备用管路与现用管路进行并联排水，以有效降低管网阻力，最大限度提升管网实际运行效率。

（3）应对水泵扬程进行科学、合理的调整，让水泵始终处于高效运行区。应从本矿井实际情况出发，根据所需扬程情况进行调整。若水泵富余扬程小于等于单级扬程，应与水泵修理厂及时沟通，可把水轮的轮叶处进行适当切除，让其直径变小；若水泵富余杨程比单级扬程大，则可通过精简水泵轮数或水泵段数，来让水泵扬程一致于排水高度。

（4）应及时淘汰陈旧性能落后的水泵，应用新型高效节能型水泵。依据对不锈钢水泵叶轮与球墨铸铁水泵叶轮的长期、准确测试，发现不锈钢叶轮水泵效率要明显高于球墨铸铁叶轮水泵效率。因此各单位应加快原老旧水泵的更新换代速度，及时引入新型高效节能水泵，以为矿井创造更多经济效益[6]。

（5）应采用相关措施来处理水仓淤积现象，以延长水泵运行寿命。对于淤积现象较严重的矿井，一方面应重视定期更换水仓入口处的蓖子，谨防水仓内混入大粒径杂质。另一方面可布设一沉淀池于水沟流经处，并定期清理沉淀池。在清挖沉淀池时可借助自动清挖设备，来提高清挖效率，缩短清挖时间，同时减轻工人作业强度。

（6）应及时清洗吸水龙头，以降低阻力，让有效过流面积增大，进而降低电能消耗。

（7）强化水沟维修管理，确保水沟畅通无阻，同时应重视及时检查检修水泵相关供电设备，确保水泵可实现高水位吸水运行。此外水泵日常运行作业中，应在用电高峰时段来临前，把水排至较低水位，当结束高峰后，把水泵吸水高度降低，便可实现高水位排水，这样不仅有助于提升水泵日常运行效率，而且可用来进行削峰填谷，有效节约部分电能，降低生产成本[7]。

（8）应依据相关规定，定期大修主排水泵，运行作业中多使用高效泵。同时进行大修作业时应重视检查水泵的易损部件，一旦发现部件存在问题，应及时更换，同时应尽量减轻部件机械磨损，并让各部件间隙应达标，防止部件发生漏液现象。此外应对水泵的平衡盘及串水套间隙进行科学、合理的调整，让水泵的容积损失与乏水损失尽量小，此外，在日常生产作业中，还应根据各水泵的实际运行情况，应尽量少开低效泵，多开高效泵，这样也可显著提高矿井水泵系统运行效率[8]。

4 结束语

总之，矿井主排水泵运行效率的高低，不仅会影响到矿井能源消耗，而且易影响到矿井安全生产。对此，必须充分了解矿井主排水泵损坏机理，明确矿井主排水泵应用中存在的问题，并采取相关措施进行应对，只有这样才能提高矿井主排水泵运行效率，才能为企业创造更多经济效益。