煤矿在用排水系统安全检测检验的重要性.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 0 耳第3 期 总第9 6 期 煤矿在用排水系统安全检测检验的重要性 赵 红 ( 贵州省安全科学技术研究院 ， 贵州 遵义 5 6 3 0 0 0) 摘要 由离心式水泵等组成 的矿 井排水系统是煤矿开采所必需的 四大系统之一， 也是引发煤 矿安全 生产事故的主要因素之一， 根据国家煤矿安全监察局的要求， 自2 ( ) o 5年 8月 1日起所有煤矿的排水系统都 必须依照《 煤矿在用 主排水 系统安全检测检验规 范》 ( A Q 1 0 1 2 — 2 0 0 5 ) 的要求进行安全性能检测检验。离心泵 是排水系统的主要设备， 离心泵的电参数、 效率 、 噪声 、 振动等参数直接 反映 了设 备的安全状况 ， 通过检测检 验找出排水系统的安全隐患， 针对隐患采取相应的对策措施才能确保安全生产。 关键词煤矿； 排水 系统；安全 ； 检 测检验 ； 离心 泵 中图分类号 ： T D 4 4 2 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 — 0 7 9 7 ( 2 0 1 0 ) 0 3 ～ 0 1 0 6 — 0 2 煤矿排水设备是矿山大型设备之～， 根据国家煤矿安全 监察局的要求自2 o 0 5年 8月 1日起所有煤矿的排水设备都 必须 依照 《 煤矿在 用 主排 水 系统安 全检测 检验 规 范》 ( A Q1 0 1 2 — 2 0 0 5 ) 的要求进行煤矿在用排水 系统安全检测检验 ， 检验的主要内容有流量、 扬程、 综合排水能力、 电参数 、 噪声 、 振动效率 、 配电系统 等等。很多煤矿矿井 的涌水 量很 大 ， 有些 老矿井随开拓延伸形成了多级排水，这些排水设备是根据矿 井生产 的需要而逐步安装 的 ， 所 以， 作为一个完整的排水系统 必然存在很多不足。因此， 对煤矿在用排水系统进行安全检测 检验是十分必要和重要的。离心泵是排水系统的主要设备， 离 心泵的电参数、 效率 、 噪声 、 振动等参数直接反映了设备的安 全状况 ， 通过检测检验找 出排水系统的安全隐患 ， 针对隐患采 取相应的对策措施才能确保安全生产。 1 配电系统、 电参数 、 效率检验的重要性 矿井中排水设备数量多、 功率大， 排水消耗的电能在矿井 生产中占较高比例， 而且有些矿井由于是多级排水， 其安全可 靠性也差。所以， 从安全生产和节能降耗角度来讲是十分有必 要进行检验的参数之一。 1 ． 1 配电系统检测的重要性 ( 1 ) 供 电的安全 可靠性直接关 系到排水 系统的安全运行。 提高供电质量是确保矿井排水安全的重要因素之一。 ( 2 ) 要确保在设计最大涌水量的情况下排水设施能够正 常工作。 煤矿安全规程和~ A Q1 0 1 2 — 2 0 0 5 } 明确规定， 排水设备的配 电必须是双回路供电，而且必须要能同时开启工作和备用水 泵以满足 2 0小时内工作和备用水泵要能排出矿井 2 4 小时的 最大涌水量 。 1 ． 2 电参数 、 效率检验的重要性 电参数和效率检验主要是评判水泵运行 的经济性 ，重要 指标之一就是吨水百米电耗， ~ A Q 1 0 1 2 — 2 o o 5 ) 明确规定吨水百 米电耗要小于 0 ． 5 k W h ， 如果大于 0 ． 5 k W h则说明水泵效率 低， 能耗大， 通过检验可以分析出影响排水经济性的主要因素 有 ： ( 1 ) 排水设备没有得到及时更新换代， 仍然使用效率很低 的老式水泵， 或水泵没有按规定定期检修， 其效率低下影响排 水效果 ， 造成大量 的能量消耗。 ( 2 ) 设备运行 况效率低 。有相当多矿井所用 的主排水泵 本身效率较高， 但运行工况效率低， 没有发挥出其高效率。 ( 3 ) 管路积垢。由于排污水 ， 管路内壁积垢越来越 多， 使管 路 内径减小 ， 阻力增大 ， 扬程增 加 ， 排水系统效率下降。 ( 4 ) 水仓容积小。水仓容积小。 淤积严重导致水泵频繁启 电压仅为系统不平衡产生的不平衡电压。当电网发生接地故 障时， 该开口反映零序电压， 利用可控硅接通小型电抗器 u 、 L 2 ， 控制器通过调整可控硅 的导通 角， 调节三相五柱 消弧线 圈 付边电感电流的大小， 即可改变原边的电感电流大小， 实现消 弧线圈 电感电流的 自动调 节。通 过对 电网电容电流的实时跟 踪， 自动调节电感电流， 实现消弧线圈的自动跟踪补偿。 低压绕组的开口电压上经过接触器的接点 K M接通阻尼 电阻 R L 。在电网正常运行时 ， 该 电阻增加 了电网的阻尼率 ， 可 限制全补偿时出现谐振过电压 ， 同时起到 P T消谐作用 ； 在电 网发生接地故障后， 2 秒内控制器 自动切除该阻尼电阻，进～ 步减小单相接地点的残流； 当单相接地故障消除时， 控制器 自 动投入该阻尼电阻， 防止谐振。 3 X B S G系列自动跟踪补偿消弧线圈在济宁三号煤 矿的应用效果 ( 1 ) 减小了单相接地时故障点的电容电流， 避免了单相弧 1 0 6 光接地时引起的过电压对电网的冲击， 保护了设备， 减少线路 的跳闸次数， 提高了供电可靠性。由于煤矿供电中大部分负荷 为一级负荷 ， 对供电的可靠性、 连续性要求较高。可见， 消弧措 施在提高矿井供电可靠性方面极为重要。现场运行经验表明： 矿井当发生单相接地故 障时 ，经常使系统发展为相间短路 故 障， 造成井下6 k V高压线路多条同时跳闸。自从安装上带自动 跟踪补偿功能的消弧线圈以后 ，系统发生单相接地后持续运 行 时间有时可大于 2 h ， 大大提高了供 电的可靠性 。 ( 2 ) 限制了单相接地时故障电流对电缆设备的危害性。电 缆故障多半是由于绝缘击穿引起的， 由于故障电流过大， 热量 散发较慢， 经常引起电缆放炮故障。我矿供电线路较多， 在装 设消弧线圈装置以前 ， 电容电流达 4 6 A， 远远超过了规程规定 的 1 0 A， 经常出现电缆接地 、 放炮等事故。设备投入三年以来 ， 电缆故障次数明显减少， 很大程度上改善了我矿供电质量。 ( 收稿 日期： 2 0 1 0 — 1 — 1 2 ) 煤矿 现代化 2 0 1 0 年第3 期 总第9 6 期 动 ， 或 为了避免频繁启动水泵 ， 平时压 闸阀控制水泵 排水量而 长时间运转 ， 浪费很多 电能和导致设备磨损 。再者就是 由于水 仓容积小 ， 不能有效控制水泵 的运行 时间 ， 用 电避峰填 谷时间 段不能得到有效控制 ， 造成很大的用电消耗 。 通过检测可以分析并找出导致效率过低、吨水百米电耗 过高的原因， 从而实现节能减排并能为企业创造效益。 1 ． 3 提 高排水 系统效 率的措施主要有 ： ( 1 ) 提高主泵运行效率。首先用泵站多年平均净扬程复核 原泵选型， 并用泵站最高与最低净扬程进行校核 ， 再根据改造 要求 ， 确定 对主泵进行调节 、 改 造或更新 。对于选型 不当的离 心泵或蜗壳式混流泵， 若其基本性能尚好， 可采用变速 、 变径 调节， 更换叶轮或更新主泵。对于可调叶片的轴流泵和导叶式 混流泵 ， 可采用 变角 、 变速 调节 ， 或根 据情况改造导 叶 、 叶片或 叶轮。通过上述措施使主泵达到多年平均运行效率最高。 ( 2 ) 提高电动机运行效率。在设备选型时．应尽量使与主 泵配套 的电动机经常处于满 负荷运行． 一 般应使负荷率 P ≥ 0 ．7 ，即电机的负荷 P应等于或大于主泵在 多年平均 净扬程情 况下运行的轴功率 P 2乘以备用系数 K 。即 P = K P 2 f K = I ． 0 5～ 1 ．2 5 ) 。若电动机负荷率 p < 0 ． 5时， 由于长期轻载运行 ， 效率低 ， 能耗高 ， 运行费用大 ， 应按主机组优化配套的要求 ， 调整使用 或更换 。 ( 3 ) 减小管( 流) 道水力损失 。管( 流) 道水力损失是影响水泵 效率的又一重要因素。在管道安装时， 应注意选管( 流) 道经济 管径 ， 缩短管长 ， 减少弯管， 选用阻力系数小的管件 ， 正确安 装 ， 使 管( 流) 道 、 主泵及管件形成最优 配合 。实践证 明 ， 经优化 配套的管路效率比原管道提高 1 5 ％ 一 2 0 ％， 甚至更多。 ( 4 ) 减小进 出水池水头损失。水泵进 出水池水位和流态的 变化， 将直接增加水泵能量损失。因此， 应合理确定进出水池 的结构尺寸 ， 改善主泵吸水性能 ， 防止池 内产 生旋涡 、 回流 ， 减 小水流通过拦 污栅 的水头损失 。 2 噪音、 振动检测的重要性 在实际工作中大多工作人员都认为水泵的噪声 、振动对 水泵的安全运行没有影 响 ，无关紧要 。实际上水泵 运行 的噪 声、 振动不正常也是水泵运行不安全的一种表现， 并能影响水 泵的流量 、 扬程和效率 ， 还 可能造成水 泵和电机 的连接 轴发生 断裂从而引发事故 。下面主要说 明噪声和振动对流量 、 扬程和 效率的影响。 ( A Q 1 0 1 2 — 2 0 0 5 ) ) 规定水泵噪声 ~<9 0 d B ( A) ( 电机噪音有特 殊 出厂值 除外) ， 振 动 <4 ． 5 mm ／ s ， 如果噪音 、 振 动超过规定 值则 需要引起注意。多级离心泵在运转中 ， 噪音 、 振动超过规定值 ， 可以使其流量、 扬程、 效率急剧下降， 严重的会无法正常工作， 影响生产 。 通过检测分析可以归纳出噪音 、振动超过规定值引起流 量 、 扬程 、 效 率急剧下降的原 因主要 有多级离心泵 的进气 现象 和汽蚀现象 。 多级离心泵的进气现象 ( 包括液体降落带气和漩涡进 气 ) ， 主要是指 泵在正常运转 中因各 种原因使少量空气 随着液 体一起进入 泵吸入腔中 ，由于气体 的可压缩性 、膨胀性 都很 大 ， 在叶轮低压区内体积膨胀， 当空气被液体带到高压区时， 因受 压缩 ， 体积又 迅速减少 ， 产生局部小 的高压 区 ， 在随 液体 一 起流动中， 当周围压力降低时又进行高压失放。这样， 进入 泵体的空气压力、 体积不断变化， 造成低压区真空度下降， 吸 上能力降低 ， 在高压区内产生水力冲击， 结果多级离心泵出现 噪音 、 振 动超标 ， 使流 量 、 扬 程和效 率下 降 ， 以至不 能正常 工 作 。 汽蚀现象 ，是指进入 泵叶轮 内最低 压力区 的液体压 强降 到液体 的饱 和蒸 汽压时 ， 该 区的液体开始蒸发形成 气泡 ， 气泡 被水流带人 到高 压区又凝结成水 ，由于体积的突然收缩 而形 成空洞 ， 此时周 围的水 以极 高的速度冲 向空洞 ， 产生 了巨大的 冲击 ， 在压力升高后， 接续而来的是压力空降的负压力 ， 所以 液体又可 以被重新 沸腾 ， 然后 又在凝结 ， 直到冲击能量 消耗完 为止， 这种现象也能使离心泵出现噪音、 振动超标， 使流量、 扬 程和效率下降， 以至不能正常工作。 主要 的解决方法 有防止多级离 心水泵进气和提 高多级离 心水泵 的有效汽蚀余量。 3 总 结 煤矿在用排水 系统安全检测检验 是十分必要 的 ，水 泵的 任何测试参数都 有其重要意义 ，任何指 标超过规定值都 是水 泵或排水 系统病症 的一种表现 ，检测检 验能够发现病症 并提 整改措施 ， 这样才能使排水系统高效 、 安全的运行， 为企业 创造更好的效益 。 参考文献 [ 1 】马新 民． 矿 山机械[ M】 ． 徐 州： 中国矿 业大学出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 2 】 严 万生． 矿 山固定机械 手册 [ M ] ． 北京 ： 煤炭 工 业 出版 社 ， 1 9 98 ． f 3 】 刘 捷． 流体机械【 M 】 ． 北京： 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． 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『 S 1 ． A Q 1 0 1 2 — 2 0 0 5 ， 2 0 0 5 ． ( 收稿 日期 ： 2 0 1 0 — 1 — 4 ) M i ne Dr a i n a g e Sy s t e m Us i ng The I m p o r t a nc e Of S a f e t y Te s t i n g An d I n s p e c t i o n ZHAO—Ho ng Gu i z h o u Ac a d e my o f Sa f e t y S c i e nc e a n d Te c h n o l o g y， Zu ny i 56 30 00， c h i na Ab s t r a c t ： B y t h e c e n t ri f u g a l p u mp c o mp o s e d o f mi n i n g c o a l mi n e d r a i n a g e s y s t e m i s n e c e s s a r y f o r t h e f o u r s y s t e ms i n t h e wo r l d ， b u t a l s o l e a d t o c o a l mi n e s afe t y a c c i de n t s i n pr o d uc t i o n，o ne o f t h e ma i n f a c t o r s ，a c c o r d i n g t o t he S t a t e Co a l Mi ne Sa f e t y Su pe r v i s i o n Bu r e a u ，t he r e qu e s t ， s i n c e Au g us t 1 ， 2 00 5 f r o m a l l mi n e s i n t he dr a i n ag e s y s t e m mu s t be i n a c c o r d a n c e”Th e ma i n d r a i n a g e s y s t e m i n t he c o a l mi n e s afe t y i n s p e c t i o n w i t h t h e i n s p e c t i o n s t a n d a r d” f A Q1 0 1 2 - 2 0 0 5 ) r e q u i r e m e n 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