煤矿水泵的经济运行的分析与对策

[摘 要] 我国煤矿生产大多数运行中的水泵，普遍存在设备陈旧、效率低、设备选择偏大、不配套、节流手段粗糙、管网质量和装配不合理、管网阻力大和管理不善等问题。本文从水泵的运行特性入手，就水泵流量的调节和节能进行分析，从而找出水泵的最佳运行方式。本文通过水泵流量的调节，论述其经济运行的分析和对策。

[关键词] 煤矿水泵； 经济运行； 分析与对策

一 矿用主排水泵的选择

水泵种类繁多，按作用原理分为叶片式、容积式极其他类型泵；按扬程和流量的高低和大小来分，通常有高、中、低或大、中、小3种。

在实际生产实践中，如果排水泵选择不当，将导致泵在工作中流量偏大或偏小，扬程偏高或偏低，材料不耐磨蚀等，这不仅在使用上不能满足生产要求，而且效率低，寿命短，容易造成浪费和损失。甚至在紧急情况下，由于无法达到预期工作状态而引发事故。因此，排水泵的选用是一项十分重要的工作。

《煤矿安全规程》[1]规定主要排水设备必须有工作、备用和检修水泵。其中工作水泵的能力应能在20小时内排出24小时的正常通水量；备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作和备用水泵的总能力应能在20小时内排出矿井的最大涌水量；检修水泵的能应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况，另外增设水泵。

在选择水泵时，首先要了解煤矿水文地质情况。需确定最大涌水量及正常涌水量，了解矿井涌水的特性，包括粘度、比重、毒性、腐蚀性等等。充分考虑水的泥沙含量、粒径分布、硬度和所含成分对水泵性能的影响。酸性水对排水设备有很大的腐蚀作用，目前国内的抗酸性水的水泵种类较多，技术相较成熟，如不锈钢、陶瓷技术等。因此在选择水泵时，除了满足技术上的要求还要考虑经济合理。

所选水泵应满足流量、扬程及不同时期的排水要求。根据装置的最小流量和最大流量。选泵时，以最大流量为依据，若没有给出最大流量，通常可取正常流量的1.1倍。装置系统所需要的扬程，除了考虑最低吸入液面和最高输水高度外，还要考虑管路的不知情况，一般取系统扬程的1.05-1.1倍。目前用于排水的泵主要有一下三类：离心式，轴流式和混流式[2]。离心式水泵适合用于高扬程的场合，且能在扬程变化较大的情况下运行。轴流式水泵由于功率曲线比较陡，扬程的微小变化就会引起功率和效率的大幅度变化，因此适用于低扬程大流量的场合。混流泵的功率曲线较为平坦，扬程的变化对功率影响很小，因此适合扬程变化大的场合。此外混流泵结构简单，维护费用低，还具有较强的抗气蚀性。再选择水泵类型的时候，不仅要充分满足技术要求，还要做到经济、高效。

确定好流量和扬程这两个性能参数后，再根据装置系统的要求确定采用何种泵型。一般矿用排水泵选用D型、MD型及PJ型等系列的泵。D型和MD型系列的泵主要区别在于材质的不同，后者的抗磨损性能更好；PJ型泵是从英国引进的高扬程矿用排水泵，具有较强的耐磨损性能外，还具有效率高，气蚀性能好，运行平稳，寿命长及低转速高扬程等特点。

二 水泵自动化监控系统

（一）系统设备构造

水泵监控系统朱优优PLC柜、低压柜、就地控制箱和传感器四大部分组成。PLC柜主要由可编程控制器、信号变送器、中间继电器、指示灯、按钮、触摸屏等组成，主要完成对信号的变换、放大，由PLC运算、判断发出各种控制信号，并模拟现实水泵的运行工况；低压开关柜主要由隔离开关、接触器、热继电器组成，直接控制电动阀、电磁阀；就地控制箱主要由按钮、指示灯、远程I/O模块等组成；传感器包括超声水位计、流量传感器、闸门位置行程开关、闸门过转矩形成开关组成。

（二）水泵自动化监控系统的运作方式

水泵自动化监控系统有自动、半自动及检修三种工作方式。自动工作方式是由超声液位传感器连续检测水仓的水位，根据水仓和吸水井的水位，自动开、停水泵及其阀门，正常水位时，各台水泵能自动轮换工作，危险水位时，自动投入必要数量的水泵运行，此方式下可实现无人值守；半自动方式是操作工人根据水仓显示水位，人工手动开、停水泵和确定开泵太熟，典籍极其阀门的开、停由PLC自动执行；检修方式是维修工人可操作任一水泵电机、电动闸阀、电磁阀的开关，接触相互闭锁关系。

（三）水泵自动化监控系统的特征

1. 在线监控

本监控系统用于煤矿井下水泵房的集中控制系统，为矿用一般型。主要采用可编程控制器，对水泵房设备运行实行在线监控，并具有自诊断功能，可实现水泵房的无人值守；还可以通过现场总线及工业以态网，能与矿井的监控系统联网。

2. 延长水泵寿命

据水位控制原则，自动实现水泵的轮换工作，大大延长了水泵的寿命。

3. 提高矿井电网质量

监控系统可根据电网负荷信息“移峰填谷”，来确定开、停水泵时间，以提高矿井的电网质量。

4. 接口灵活

本系统接口灵活，修改软件方便，不仅可以适应新矿井水泵房建设，也可以适应老矿井水泵房的技术改造。

结束语

实践证明，实现煤矿水泵排水自动化，是煤矿水泵经济运行的最佳决策，不仅大量缩减了维护人员和运转人员，同时还改善了工人的劳动强度、而且提高了排水工作的可靠性和经济性。监控系统已经在山东兖州3号井和晋城王台二号井投入运行，收效显著，在业界好评如潮。

[参考文献]

[1]白铭声.矿井排水装置运行与选择设计，北京：煤炭工业出版社，1990.

[2]《煤矿安全规程》[M]. 煤炭工业出版社，2001

[3]周如禄，高亮，陈明智.煤矿含悬浮物矿井水净化处理技术探讨[J].煤矿环境保护，2000（1）.

[4]周亨达.工程流体力学，北京：冶金工业出版社，1993.

[5]《矿山固定机械手册》[M]. 煤炭工业出版社，1985

[6]崔玉川，杨云龙，谢锋.煤炭矿井水处理利用技术进展[J].工业用水与废水，2010.

[7]魏泽国，黄章，唐景肃，王勉华.自动控制系统[M].北京：煤炭工业出版社，1994

[8]庞振东，程学丰.煤矿高矿化度矿井水处理技术[J].矿业安全与环保，2005.