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        某礦用主排水泵排水方案的設(shè)計與優(yōu)化

        2012-10-19 12:04:04鶴崗斯達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限責(zé)任公司馬洪舉
        河南科技 2012年16期
        關(guān)鍵詞:煤礦設(shè)計

        鶴崗斯達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限責(zé)任公司 馬洪舉

        一、我國煤礦安全生產(chǎn)存在的安全隱患

        隨著我國煤礦事業(yè)的發(fā)展,煤礦安全事故時有發(fā)生,煤礦工作人員的人身安全受到很大威脅。我國煤礦安全生產(chǎn)問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

        1.我國大多數(shù)的煤礦地質(zhì)條件都比較復(fù)雜,開采難度大,很容易帶來安全隱患.

        2.煤礦安全管理手段落后,對于沖擊地壓、瓦斯等危險事故缺乏有效的防范措施,

        3.煤礦現(xiàn)有的安全生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備落后,安全管理科技停滯不前,無法提供有效的安全保障。

        4.礦井安全生產(chǎn)專業(yè)人才稀缺,從業(yè)人員技能水平不足。隨著信息化的到來,煤礦開采對工作人員的技術(shù)要求也越來越高,然而大多數(shù)企業(yè)都缺少采礦方面的專業(yè)人才。

        5.煤礦企業(yè)內(nèi)部管理水平落后。在安全、技術(shù)、資源等管理上存在不足,給礦井的安全管理帶來了很大隱患。

        本文,筆者以某礦用主排水泵為例,對礦用主排水泵存在的問題進(jìn)行了探討,并其設(shè)計方案的優(yōu)化設(shè)計過程進(jìn)行了說明,以期對同行有所參考。

        二、礦用主排水泵存在的問題

        以某礦用主排水泵為例,該泵為MD155-30×8 型水泵,額定流量為155 m3/h,額定揚(yáng)程為240 m,電機(jī)功率為160 kW。煤礦礦井水質(zhì)一般為酸性,對井下的設(shè)備具有一定的腐蝕性,因此,要使用具有抗腐蝕性的材質(zhì)作為泵的主材料。而實際上礦用主排水泵與水接觸的表面通常采用不銹鋼材質(zhì),在進(jìn)、出水段則采用鑄鐵件,這會使得井下水直接腐蝕該部件,所以這種設(shè)計是不合理的。在進(jìn)水段由于屬于過流部分,水的腐蝕加上汽腐蝕,會加快進(jìn)水段的腐蝕速度;在中間段由于在酸性水質(zhì)的復(fù)制作用下,擴(kuò)大了與口環(huán)之間的縫隙,從而降低了主排水泵的排水效率,同時也增加了維修難度和成本。

        在礦用主排水泵系統(tǒng)中抽真空系統(tǒng)具有重要作用。但是在主排水泵設(shè)計中,為了節(jié)省設(shè)備成本,大多數(shù)企業(yè)會減少高壓水流射泵的使用。在實際的設(shè)計當(dāng)中,每臺泵都要有配套的高壓水射流泵,這樣才能夠保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在系統(tǒng)中忽略對電動抽真空泵的設(shè)計,會導(dǎo)致在每次的排水和管路檢修的過程中都不能將排水系統(tǒng)抽成真空,影響系統(tǒng)的可靠性。

        三、礦用主排水泵設(shè)計方案探討

        若礦用主排水泵存在問題,就要立即停止使用,重新對水泵的排水揚(yáng)程進(jìn)行計算和驗證。該礦用主排水泵管路敷設(shè)比較復(fù)雜,而且彎頭比較多,存在很大的排水管路的阻力。雖然該礦用主排水泵的額定揚(yáng)程可以滿足系統(tǒng)排水的要求,但考慮到其他因素的影響,將額定揚(yáng)程有150 m擴(kuò)增到180 m,并對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,選用的MD155-30×8 ,由8級降為6 級,水泵電機(jī)的功率也從160 kW降為132 kW。

        四、優(yōu)化設(shè)計的驗證

        1.新排水管道中揚(yáng)程損失的計算。計算公式如下:

        式(1)中,a1代表速度壓頭系數(shù),取值為1;a2代表直管阻力系數(shù),取值為135;a3代表彎管阻力系數(shù),取值為0.76~1.0;a4代表閘閥阻力系數(shù),取值為0.25~0.5;a5代表逆止閥阻力系數(shù),取值為5~14;a6代表管子焊縫阻力系數(shù),取值為0.03;n3代表彎管數(shù)量,實際數(shù)量為10;n4代表閘閥數(shù)量,實際數(shù)量為3;n5代表逆止閥數(shù)量,實際數(shù)量為1;n6代表管子焊縫數(shù)量,實際數(shù)量為400;g代表重力系數(shù),取10;λ代表水與管壁的阻力系數(shù),取值為0.027;Ld代表排水管路總長度,實際長度為1 000 m;Dg代表管路公稱直徑,取0.2 m;Vd代表排水管流速。所有參數(shù)都取最大數(shù)值,將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(1)中,有

        Haf= 16.62 m。

        2.排水系統(tǒng)阻力系數(shù)R。計算公式如下:

        式(2)中,Q為水泵額定排水量,將上述數(shù)據(jù)代入式(2),有R=0.001 2,所以在該主排水泵中的排水揚(yáng)程H為

        根據(jù)現(xiàn)場實際使用的情況,將主排水泵的進(jìn)出水段和中間段用不銹鋼材質(zhì)替換,以確保主排水泵的排水性能。按照正常的排水量計算,每臺水泵的每天運(yùn)行時間為

        式(4)中,n為注排水泵的排水效率,取74%:QZ為礦井的正常涌水量,取值為67 m3/h;Qe代表水泵額定排水量,取值為155 m3/h。將上述數(shù)據(jù)代入式(4),有h=14.02 h。所以每年可節(jié)約電能1.43×105kW·h,按照每度電0.6元計算,每年可節(jié)約9萬元,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

        因此,通過對管道揚(yáng)程損失和排水系統(tǒng)阻力系數(shù)的重新計算,就可以根據(jù)礦井生產(chǎn)的實際情況,選擇性的使用相應(yīng)的主排水系統(tǒng),在很大程度上節(jié)省了電能的消耗。

        五、結(jié)論

        礦用主排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,不僅能夠降低大功率電機(jī)的電能消耗,還可以在很大程度上提高排水系統(tǒng)的性能。采用不銹鋼材質(zhì)的豬排水泵,增強(qiáng)了設(shè)備的耐腐蝕性,提高了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù),保障了煤礦的安全生產(chǎn)。

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