[摘 要]本文指出水泵運(yùn)行中存在的問題，并針對其問題，提出了改進(jìn)的措施，對煤礦水泵進(jìn)行節(jié)能研究有著突出重要的意義。

[關(guān)鍵詞]水泵；運(yùn)行狀況；節(jié)能改造

中圖分類號：TM921.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）48-0078-01

1 引言

在煤礦。水泵是最主要的耗電設(shè)備之一。但由于這些設(shè)備長期連續(xù)運(yùn)行和常常處于低負(fù)荷及變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行工況點(diǎn)偏離高效點(diǎn).運(yùn)行效率降低.大量的能源在終端利用中被白白地浪費(fèi)，因此，對煤礦水泵進(jìn)行節(jié)能研究有著突出重要的意義。

2 煤礦水泵運(yùn)行狀況及節(jié)能分析

煤礦運(yùn)行的泵種類繁多，數(shù)量多，耗電量大，大功率的水泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行.直接關(guān)系到煤礦企業(yè)生產(chǎn)成本高低，目前我國煤礦中除少量采用汽動給水泵。液力耦合器及雙速電機(jī)外，基本上都采用定速驅(qū)動。這種定速驅(qū)動的泵，由于采用出口閥調(diào)節(jié)流量。都存在嚴(yán)重的節(jié)流損耗。由于水泵的運(yùn)行偏離高效點(diǎn)，使運(yùn)行效率降低。有資料顯示：絕大多數(shù)排水系統(tǒng)效率高，噸水百米電耗低，但約有20%的被測設(shè)備性能不佳，有的水泵能耗指標(biāo)不符合《生產(chǎn)礦井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，能源損失和浪費(fèi)很大，已經(jīng)到了非改不可的地步了。主要存在以下問題：

2.1 水泵自身效率

目前仍有一部分礦井使用老型號的低效泵。這些水泵本身效率就非常低，工況效率不可能高；大部分礦井雖然采用較先進(jìn)的D或PJ型泵，但由于檢修安裝質(zhì)量不高，導(dǎo)致機(jī)械損失、水力損失、容積損失加大，效率明顯降低。

2.2 水泵運(yùn)行工況效率

雖然水泵本身效率較高。但運(yùn)行工況效率低。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是由于選用水泵的揚(yáng)程高或流量太大。運(yùn)行工況點(diǎn)偏離了工業(yè)利用區(qū)的經(jīng)濟(jì)合理段。沒有發(fā)揮出高效泵的作用。

2.3 管路效率

排水管路與水泵匹配不合理.管徑偏小或管路阻力偏大。噸水百米電耗最低工況就是系統(tǒng)效率最大工況，而系統(tǒng)效率在工業(yè)利用區(qū)內(nèi)隨流量增加而增大，把力圖在泵的效率最高點(diǎn)作為選擇水泵的一條原則是不能達(dá)到盡量降低能耗的；排水管路掛垢嚴(yán)重，使管路阻力增大，導(dǎo)致管路效率降低。。

2.4 水力效率

水力效率決定于水力損失。水力損失包括摩擦、沖擊和渦流損失。這些損失是水在葉輪和各通流部件運(yùn)動時由于邊壁摩擦。過流斷面形狀和尺寸的改變而引起的水流速度大小和方向的變化所致。據(jù)資料分析表明。分段式多級水泵一級水力損失分布的大致比例是：進(jìn)水段流道中的流水速度較小。其摩擦和沖擊損失較小.水力損失主要發(fā)生在葉輪和隨后的通流部件中。葉輪中的損失可以說是最大的，約占了總損失的一半。

2.5 容積效率

容積效率決定于容積損失。容積損失包括大口環(huán)、小口環(huán)的循環(huán)流損失。通過密封填函和平衡盤的泄漏損失。

2.6 水中固體顆粒的作用

由于水中固體顆粒的作用。長期運(yùn)行后的水泵葉片出口邊緣被磨損，致使葉片出口角發(fā)生變化。磨損造成出口角加大后可能引起特性曲線的變化，趨勢是出口角愈大，特性愈平穩(wěn)。葉片出口邊緣背面磨損后的情況類似于削薄葉片背面，結(jié)果可能引起特性曲線的變化趨勢是在額定流量范圍內(nèi)增加揚(yáng)程。

2.7 葉輪流道堵塞嚴(yán)重

由于礦井水倉或沉淀池的功效不足和入水口攔截漂浮物措施不力，不少礦井出現(xiàn)污泥及木屑雜物不同程度的堵塞水泵流道的現(xiàn)象。在管道特性不變的情況下，隨著葉輪流道堵塞程度的發(fā)展，水泵特性曲線顯示其揚(yáng)程曲線內(nèi)縮，效率特性朝著流量減少方向移動，工況點(diǎn)沿管路特性曲線向流量減少方向滑移。

3 節(jié)能改造的措施

針對我國水泵使用及運(yùn)行實(shí)際情況，下面從提高水泵本身效率及與管網(wǎng)匹配程度兩方面對水泵節(jié)能進(jìn)行研究。

3.1 減小水泵內(nèi)部損失。提高泵效率

泵在把原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的機(jī)械能的過程中，要產(chǎn)生各種能量損失，這些損失按其性質(zhì)可分為機(jī)械損失、容積損失和流動損失三部分。由于水泵內(nèi)部流體運(yùn)動的復(fù)雜性。上述各種損失至今仍不能用理論方法計(jì)算出精確的結(jié)果，主要依靠試驗(yàn)方法測定，再由此總結(jié)出半經(jīng)驗(yàn)半理論的計(jì)算公式。要提高水泵本身的效率。就要減少上述各種損失。

（1）水泵的機(jī)械效率主要取決于泵機(jī)葉輪的幾何形狀，亦即決定于比轉(zhuǎn)速值，所以應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

①在選擇或設(shè)計(jì)揚(yáng)程高的水泵時。應(yīng)該選擇或設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速較高而葉輪直徑D：較小的這類泵，避免選用或設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速低而D2大的這類泵。②在選擇或設(shè)計(jì)高揚(yáng)程的低比轉(zhuǎn)速水泵時，可采用多級的泵.或適當(dāng)增大葉輪葉片的出口安裝角。盡量避免采用大的D2來達(dá)到高揚(yáng)程的目的。③降低葉輪蓋板外表面和泵殼內(nèi)表面的粗糙度，從而使泵的效率提高。

（2）減小泵的容積損失，提高容積效率主要從兩方面著手：一是減小動、靜間隙形成的泄漏流動的過流截面；二是設(shè)法增加泄漏流道的流動阻力。

（3）為減少水泵內(nèi)部的流動損失，提高流動效率，在設(shè)計(jì)或改造泵時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①水泵裝配合理，葉輪出El與導(dǎo)水圈吻合。②清除水圈向返水圈翻轉(zhuǎn)的過程流道中的飛邊、毛刺等鑄造缺陷。③合理確定過流部件各部位的流速值。④在流道內(nèi)要盡量避免或減少出現(xiàn)脫流。⑤要合理選擇各過流部件的進(jìn)、出口角度，以減少流體的沖擊損失。⑥過流通道變化要盡可能地平緩；在流道內(nèi)要避免有尖角、突然轉(zhuǎn)彎和擴(kuò)大。⑦流道表面應(yīng)盡量做到光滑和光潔，避免有粘砂、飛邊、毛刺等鑄造缺陷。

3.2 正確選定水泵的設(shè)計(jì)參數(shù)：對選型不當(dāng)?shù)乃眠M(jìn)行技術(shù)改造

一臺水泵是否節(jié)電取決于很多因素，除自身的效率外，還與管網(wǎng)設(shè)計(jì)是否合理、阻力大小及與管網(wǎng)是否匹配良好等因素有關(guān)。所謂匹配指的是水泵設(shè)計(jì)的流量和揚(yáng)程應(yīng)與管網(wǎng)所需流量和揚(yáng)程相符.也就是說水泵所產(chǎn)生的揚(yáng)程應(yīng)能克服管網(wǎng)阻力，滿足管網(wǎng)流量的需要。離心式水泵的流量通常是用調(diào)節(jié)門來調(diào)節(jié)的。調(diào)節(jié)門關(guān)得越小。節(jié)流損失越大.水泵使用效率越低。實(shí)現(xiàn)水泵和管網(wǎng)合理地匹配是節(jié)能降耗最有效的途徑。endprint

為了減輕或防止因水泵的額定參數(shù)大于實(shí)際運(yùn)行參數(shù)而造成運(yùn)行效率和可靠性降低。可以根據(jù)不同情況分別采用切割葉片及更換高效葉輪兩種方法對水泵進(jìn)行技術(shù)改造。我國現(xiàn)在使用的水泵有許多模型，效率指標(biāo)均不高，對這部分泵，可以用高效泵替換它。也可以設(shè)計(jì)模型效率高的葉輪更換原葉輪，達(dá)到節(jié)能的目的。在我國已有科研部門和高校對這方面進(jìn)行研究，并在實(shí)踐中取得很好的效果。

3.3 電機(jī)換級和水泵降速

若泵揚(yáng)程富裕量達(dá)50%-60%，則可將轉(zhuǎn)速降低一檔，以利節(jié)電。

3.4 水泵調(diào)速節(jié)能

采用變速調(diào)節(jié)，可以有效地減輕葉輪和軸承的磨損，延長設(shè)備使用壽命，降低噪聲，大大改善起動性能；工藝條件的改善也能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益；也可以利用變頻技術(shù)對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。

水泵除由于設(shè)計(jì)中層層加碼，留有過大的富裕量，造成能源浪費(fèi)之外。還由于為滿足生產(chǎn)工藝上的要求，采用節(jié)流調(diào)節(jié)，造成更大的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。為了降低水泵的能耗，除了提高水泵本身的效率，降低管路系統(tǒng)阻力，合理配套并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度外。采用調(diào)速驅(qū)動是一種更加有效的途徑。

3.5 檢查水泵葉輪、葉片磨損情況.及時更換損壞葉輪

水泵的葉輪是決定其特性的關(guān)鍵部件。長期運(yùn)行后的水泵葉片出口邊緣被磨損。在一定限度內(nèi)噸百電耗不會有增加的可能.但當(dāng)出現(xiàn)葉輪磨損致水頭不足或葉片磨損致?lián)P程不足時須更換葉輪。

3.6 及時更換口環(huán)

口環(huán)是易損元件之一.我們須按使用說明書要求定期檢查和更換。此外，對密封填函的泄漏損失進(jìn)行有效控制，使壓蓋壓緊的均勻程度趨于合理，使水滴保持均勻外滴。同時對磨損、老化的填料及時更換，確保泄漏損失有效減少。此外，定期檢修和更換平衡盤平衡環(huán)，從而保持正常的平衡間隙。

3.7 加強(qiáng)污水的沉

應(yīng)盡可能將水中的木屑攔阻在水泵裝置以外。盡量加強(qiáng)污水的沉淀措施，減少煤泥等在礦井水中的含量.從而減少堵塞的可能性。

3.8 防止外界空氣進(jìn)入水泵系統(tǒng)

在操作上還應(yīng)注意防止外界空氣襲人進(jìn)水管和水泵進(jìn)水段。水泵進(jìn)水側(cè)填函。進(jìn)水管上的真空表接口孔。進(jìn)水線上各部件的法蘭接I=l都是空氣襲人的途徑。此外.應(yīng)確保水位下限須在過濾器法蘭端面以上300-400mm，否則空氣有可能穿過水層進(jìn)入水管。

4 結(jié)語

礦山排水設(shè)備的用電量在礦井各項(xiàng)電耗之中占有很大比例，一般高達(dá)30%以上，因此，通過對排水設(shè)備的性能測定，及時掌握水泵的運(yùn)行狀況，對排水系統(tǒng)效率低，噸水百米電耗高的水泵，應(yīng)認(rèn)真分析原因，進(jìn)而采取相應(yīng)措施，以保證排水設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

作者簡介

劉艷芳（1984.12），陜西神木人，畢業(yè)于陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動化專業(yè)，研究方向?yàn)樗迷砼c運(yùn)行狀況分析。endprint