（五礦礦業(yè)（安徽）工程設(shè)計(jì)有限公司，安徽 合肥 230000）

鐵礦主排水泵站，關(guān)系到礦山的安全生產(chǎn)，主排水泵的選型設(shè)計(jì)也越來(lái)越受到重視。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常常會(huì)發(fā)生主排水泵平衡盤(pán)碎裂，軸承振動(dòng)過(guò)大，水泵閥門(mén)不能正常打開(kāi)，或者過(guò)電流，等等問(wèn)題[1]?，F(xiàn)通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，對(duì)我們以后生產(chǎn)過(guò)程中主排水泵的選擇提供一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)[2]。

1 事故發(fā)生

某礦主排水泵站設(shè)在-320m水平，-320m中段正常涌水量按21814.8m3/d設(shè)防，最大涌水量按33234m3/d設(shè)防。排水高度為327.8m。-320m中央水泵站內(nèi)設(shè)有為5臺(tái)MD550-50×8型多級(jí)離心泵，單機(jī)功率900kW。正常涌水時(shí)兩臺(tái)水泵同時(shí)工作，通過(guò)一條φ402×12型水管排至地表，最大涌水時(shí)4臺(tái)水泵同時(shí)工作通過(guò)兩條φ402×12型水管排至地表[3]。一臺(tái)備用。該礦業(yè)-320m中央排水泵房主排水泵自安裝后一直不能正常運(yùn)行，多臺(tái)水泵出現(xiàn)平衡盤(pán)損壞，水泵軸承振動(dòng)大的問(wèn)題，并且水泵正常運(yùn)行閥門(mén)只能開(kāi)20%，如果繼續(xù)開(kāi)大閥門(mén)，電機(jī)運(yùn)行聲音增大，電流超過(guò)額定電流，出現(xiàn)過(guò)載的情況。在水泵閥門(mén)20%開(kāi)度的情況下，通過(guò)流量計(jì)的測(cè)量水泵流量已經(jīng)達(dá)到550m3/h。

2 分析產(chǎn)生事故的原因

結(jié)合礦山現(xiàn)有水泵運(yùn)行狀況分析，現(xiàn)有水泵運(yùn)行不良的原因。經(jīng)核實(shí)現(xiàn)有水泵主要存在兩大問(wèn)題：第一水泵平衡盤(pán)碎裂，第二電機(jī)發(fā)熱而引起的軸承損壞。水泵平衡盤(pán)碎裂主要可能是水泵發(fā)生了氣蝕而導(dǎo)致的，電機(jī)發(fā)熱說(shuō)明水泵電機(jī)功率可能選擇過(guò)小?，F(xiàn)通過(guò)實(shí)際工況分析進(jìn)行論證，由于水泵特性曲線(xiàn)和管路曲線(xiàn)比較復(fù)雜現(xiàn)通過(guò)VB和matlab設(shè)計(jì)一款小型軟件對(duì)水泵性能曲線(xiàn)和管路特性曲線(xiàn)進(jìn)行模擬，然后尋找水泵實(shí)際工況點(diǎn)。

（1）一臺(tái)水泵通過(guò)一條管路時(shí)，且不考慮淤積此時(shí)水泵實(shí)際流速最大，功率達(dá)到最大值可驗(yàn)算水泵電機(jī)選擇是否過(guò)小。

圖1 軟件模擬的水泵性能曲線(xiàn)和管路特性曲線(xiàn)尋找水泵實(shí)際工況點(diǎn)

通過(guò)曲線(xiàn)得出：實(shí)際工況點(diǎn)揚(yáng)程H=345.01m，流量Q=632.57m3/h，軸功率Nzh=830.12kW。氣蝕余量NPSH=5.6m。

①通過(guò)工況實(shí)際工況點(diǎn)對(duì)水泵電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題進(jìn)行分析：計(jì)算電機(jī)功率Nd=K×Nzh/ηch=1.1×830.12/0.95=961kW。電機(jī)銘牌功率900kW，電機(jī)過(guò)載，而出現(xiàn)發(fā)熱。②通過(guò)實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)對(duì)水泵平衡碎裂問(wèn)題進(jìn)行分析：Hx≤Hd-Hqhx-NPSH。Hx=10.8-0.24-1.74-5.6=3.22≤4.9（實(shí)際要求吸上高度）。Hx—水泵在具體安裝點(diǎn)的吸上高度。Hd—水泵安裝地點(diǎn)大氣壓頭。Hq—飽和蒸汽壓頭。hx—水泵吸水管揚(yáng)程損失。NPSH—水泵必須氣蝕余量。由上述計(jì)算可知：當(dāng)水泵達(dá)到實(shí)際工況點(diǎn)時(shí)候，水泵允許的吸上高度只有3.22m，故水泵必然會(huì)產(chǎn)生氣蝕。從而導(dǎo)致水泵平衡盤(pán)碎裂。

（2）兩臺(tái)水泵通過(guò)一條水管排至地表時(shí)，水泵正常工作時(shí)大部分屬于這種工況，此工況可以用來(lái)核算電耗，以及校核實(shí)際運(yùn)行是否發(fā)生氣蝕。

通過(guò)曲線(xiàn)得出：實(shí)際工況點(diǎn)揚(yáng)程H=371.38m，流量Q=582.81m3/h，軸功率Nzh=798.63kW。氣蝕余量NPSH=5.0m。

圖2 水泵性能曲線(xiàn)和管路特性曲線(xiàn)尋找水泵實(shí)際工況點(diǎn)

①通過(guò)工況實(shí)際工況點(diǎn)對(duì)水泵電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題進(jìn)行分析：計(jì)算電機(jī)功率Nd=K＊Nzh/ηch=1.1×798.63/0.95=924.73kW。通過(guò)計(jì)算可以看出，如果兩臺(tái)水泵并聯(lián)會(huì)對(duì)電機(jī)過(guò)載有所改善，但是依然會(huì)存在過(guò)載的問(wèn)題。②通過(guò)實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)對(duì)水泵平衡碎裂問(wèn)題進(jìn)行分析：Hx≤Hd-Hq-hx-NPSH。Hx=10.8-0.24-1.47-5.0=4.09≤4.9m（實(shí)際要求吸上高度）。Hx——水泵在具體安裝點(diǎn)的吸上高度。Hd——水泵安裝地點(diǎn)大氣壓頭。Hq——飽和蒸汽壓頭。hx——水泵吸水管揚(yáng)程損失。NPSH——水泵必須氣蝕余量。

由上述計(jì)算可知：當(dāng)兩臺(tái)水泵并聯(lián)工作時(shí)，會(huì)對(duì)水泵的氣蝕問(wèn)題有所改善，但是依然不能完全消除。

3 提出解決方案

綜合以上分析可以得出此主排水泵站，出現(xiàn)平衡盤(pán)碎裂，主要原因是水泵流量選擇過(guò)大導(dǎo)致吸水管流速也過(guò)大造成進(jìn)氣管損失過(guò)大而導(dǎo)致水泵發(fā)生了氣蝕現(xiàn)象，（最好選擇低一級(jí)的水泵）。出現(xiàn)電機(jī)發(fā)熱主要原因在于水泵實(shí)際工作過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一條水泵向一趟水管里面排水的情況，水泵設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有在一條水泵對(duì)應(yīng)一條水管時(shí)驗(yàn)算水泵功率，而導(dǎo)致水泵電機(jī)選擇過(guò)?。ㄗ詈眠x擇高一級(jí)的電機(jī)）。

綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)各方面的考慮，也可以從以下幾個(gè)方面來(lái)對(duì)主排水泵站的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行控制，應(yīng)該也能防止上述事故發(fā)生，滿(mǎn)足主排水泵站的實(shí)際排水要求：①通過(guò)失調(diào)水泵出口開(kāi)度增加水泵出口阻力使水泵流量盡量接近550m3/h，這樣使水泵盡量在額定工況點(diǎn)附近運(yùn)行，對(duì)改善電機(jī)發(fā)熱和改善氣蝕均有好處。②通過(guò)提高吸水井最低水位線(xiàn)液面（最多只能提高0.5m），可以對(duì)水泵氣蝕問(wèn)題有所改善。③隨著排水時(shí)間的增加，水管內(nèi)部也會(huì)有許多淤積，這樣對(duì)于改善水泵電機(jī)過(guò)載也是有好處的。④后期隨著采礦工作面全面拉開(kāi)，礦井實(shí)際涌水量增加，同時(shí)開(kāi)啟兩臺(tái)水泵排水，也對(duì)改善水泵電機(jī)過(guò)載和氣蝕大有好處。⑤后期隨著地表管路的鋪設(shè)，以及地表新水池的建設(shè)，水泵排至地表新水池，也會(huì)增加部分管阻，對(duì)于改善水泵工作性能都是很有好處的。