礦井主排水系統性能檢測的實踐

趙 捷

（山西煤礦安全監察局，山西 太原 030001）

礦井主排水系統性能檢測的實踐

趙 捷

（山西煤礦安全監察局，山西 太原 030001）

介紹了礦井主排水泵和排水系統性能檢測的項目要求、儀表選用及其檢測方法，提出了礦井排水系統（泵）的完好標準。

礦井；主排水系統；性能檢測

礦井主排水系統擔負著排出礦井涌水的重要任務，對礦井的安全生產至關重要。AQ1012-2005標準對礦井主排水系統的性能測試進行了較為詳細的規定。

1 檢測方法及儀器

礦井主排水系統的主要參數有系統流量、揚程、泵的轉速、效率、驅動電機參數等。

1.1 流量Q的測定

通常采用超聲波流量計測定水泵的流量，測定時傳感器的安裝應滿足如下要求：

安裝前應在放置傳感器的地方清潔出一片較傳感器探頭稍大的位置，直至見到裸露的金屬，涂上一層耦合劑；傳感器應安裝在儀器說明書規定的管路上；選擇的測量段管路內必須充滿流體，而且不含氣泡。

1.2 揚程H的測定

揚程測試系統圖，如圖1所示。

圖1 水泵揚程測試布置圖

圖中Px為真空壓力表；Py為壓力表；Hx為吸水高度；Hp為水泵排水高度；Ha為水泵實際排高；Z為表位差。

采用壓力表測量出口和入口壓力，按照式（1）計算揚程H。

壓力表的最大量程應不小于1.3～1.6倍工作壓力，其精度不低于1.5級。其次應選擇金屬彈簧壓力表，且壓力表的示值清楚。另外，揚程檢測用的真空表和壓力表通過螺紋裝在出口合適的位置，壓力表和真空表的聯接導管上，應有旋塞和360°的彎管與測孔相通，以穩定讀數和保護儀表免受壓力沖擊。檢測中，在啟動泵時，應先將壓力表前的旋塞關閉，待水泵啟動后再慢慢開啟旋塞；檢測用的壓力表必須在檢定周期內。

水泵實際排水高度為排水高度和吸水高度之和，即Ha=Hp+Hx。其中水泵排水高度Hp依據礦井地質資料給出，水泵吸水高度Hx由現場測量得到。

1.3 轉速的測量

采用激光轉速表、非接觸式手持數字轉速表測定水泵轉速。

1.4 電參數的測量

1）電機效率ηd（如測量地點瓦斯≥1.0%，讀電度表），當通過測量與泵直接聯接的電動機輸入電功率來確定泵的軸功率時，使用的電動機應當是以足夠的精度確定其效率的。交流異步電動機的效率按GB1032標準規定的方法測定。

在現場無法對電機效率進行測定的情況下，電機的效率按銘牌效率選取。

2）采用電參數綜合測試儀測定電參數，在井下設備沒有二次線的情況下，應在自帶的電流、電壓互感器的二次側進行接線，電參數測量時要嚴格按電氣作業操作規程進行。

儀表的量程選擇應使測量值盡可能在儀表額定值的20%～95%范圍內。

3）已知電動機效率ηd的泵軸功率

4）泵的輸出功率

1.5 效率的計算

1）泵的效率

2）管路效率

3）排水系統效率

4）排水電耗的計算

1.6 性能曲線圖的測試與繪制

1）泵的性能曲線采用圖2的形式，橫坐標軸上表示流量Q，縱坐標上分別表示揚程H、軸功率Pa和效率η。

2）性能曲線一般測3～5個點，各個測點以流量大小來劃分，測點的分布不一定等距離，在工業利用區內可以密一些。

3）流量的大小用閘閥開度來調整，每改變一次工況，大約停留3～10min，待水流穩定后讀取數據。

4）根據測定與計算得出的數據繪制曲線，曲線應該圓滑。

5）繪制的性能曲線應當是換算到額定轉速時的性能曲線。

1.7 排水系統的檢測

聯合運轉狀態下的最大排水能力檢測，是為了檢驗多臺泵同時工作時管路工作的排水能力，以確定排水系統的綜合排水能力是否能達到《煤礦安全規程》第278條規定。

1.8 泵的振動測定

1）振動測點的選擇

測點必須選在泵的關鍵部位，測點一般為軸承座、底坐和出口法蘭處。并規定軸承座處和靠近軸承處的測點作為主要測點，把底座和出口法蘭處的測點做為輔助測點。

圖2 泵性能曲線圖

表1 水泵振動分級

每個測點都要在三個互相垂直的方向，即水平、垂直、軸向進行振動測量。

2）測量儀器

測量儀器應該具有測量振動寬頻帶有效值的能力，其通頻響應范圍至少為10～1 000 Hz，根據振動準則可以要求進行位移或速度或者這二者結合在一起測量，但對于轉速接近或低于600 r/min的泵，其通頻響應范圍下限應達到2 Hz。要保證振動傳感器正確地被固定，以保證測量精度。

3）泵的振動的評價

水泵振動的評價按JB/T8097進行。泵的振動級別分為A、B、C、D四級（表1）D級為不合格。

2 檢驗及檢測結果判定

礦井主排水泵（系統）的技術性能參數必須滿足以下條件：水泵的運行工況點應在工業利用區內，即 ηv≥0.85ηe，ηe為水泵的測定效率；水泵在運行工況下，應不超過電動機的容量；排水系統的噸水百米電耗應低于要求值，即Wt·100＜0.5kW·h；運行工況下，不允許振動超標，水泵噪聲不允許超標，即水泵房的噪聲不得超過90dB。

系統排水能力的要求：礦井主排水泵必須有工作、備用和檢修的三臺水泵。工作水泵的能力，應能在20 h內排出礦井24 h的正常涌水量。備用水泵的能力應不小于工作水泵能力的70%。工作和備用泵的總能力，應能在20 h內排出礦井24 h的最大涌水量。檢修水泵的能力應不小于工作水泵能力的25%。

主要泵房必須有工作和備用水管。工作水管的能力應能配合工作水泵在20 h內排出礦井24 h的正常涌水量。工作和備用水管的總能力，應配合工作和備用水泵在20h內排出礦井24h的最大涌水量。

配電設備應同工作、備用以及檢修水泵相適應，并能夠同時開動工作和備用水泵。當泵房有多臺水泵時，單臺水泵的起動時間應不大于5min。

主要泵房至少有2個出口，一個出口用斜巷通到井筒，并應高出泵房底板7m以上；另一個出口不能到井底車場，在此出口通路內，應設置易于關閉的既能防水又能防火的密閉門。

礦井水倉必須有主倉和副倉，當一個水倉清理時，另一個水倉能正常使用。水倉的容積應能容納8 h的正常涌水量，正常涌水量大于1 000 m3/h的礦井，主要水倉的有效容積V=2（Q+3 000）（Q為每小時正常涌水量），并不得小于4h的正常涌水量。

3 礦井檢測的幾點體會

無真空表的揚程測試方法更符合礦井實際條件，大多數礦井水泵的吸水管路上無法安裝真空表，因此實際測試工作中采用無真空表測試揚程，其誤差在0.5%以內，符合工程試驗數據處理的規定。

實際測試工作中缺乏排水系統的效率分析，由于從事礦井大型設備技術性能檢測檢驗工作的是有資質的中介機構，執行的是AQ系列標準，只針對設備或系統的實際運行工況進行測試，并依據AQ標準判斷是否符合其要求，對雖然在標準許可范圍，但效率處于較低的工況，如何提高系統效率不進行分析，使得檢測報告僅僅是面對上級的檢查，對生產單位設備管理起不到應有的作用。

4 結束語

礦井主排水系統及其水泵的性能檢測工作需要現場機電管理人員的密切配合，流量傳感器安裝位置的選擇及其排水管理表面污物處理對流量測定的準確性影響較大。其次振動測試中測點的選擇和傳感器的安裝同樣影響其測試精度。只有礦井機電管理部門高度重視測試工作的重要性，才能夠真正實現煤礦機電設備管理的現代化。

[1]中華人民共和國安全生產行業標準.煤礦在用主排水系統安全檢測檢驗規范AQ1012-2005[M]，北京：煤炭工業出版社，2005.

[2]陳維健，傅運剛，李功熹,等.礦山大型機電設備測試技術手冊[M]，徐州：中國礦業大學出版社，1998.

[3]薛雪琴.煤礦在用主排水泵揚程測試方法分析與應用[J]，陜西煤炭，2007，（2）：75-76.

Abstract:The paper introduces the requirement for performance detection of main pump and drainage system in mine,and the selection and detection of measurement instrument.The criteria for pump and drainage system in mine are presented.

Keywords:mine;main drainage system;performance detection

編輯：徐樹文

Performance Detection Practice of Main Drainage System in Mine

ZHAO Jie

（Shanxi Mine Safety Supervision Bureau,Taiyuan Shanxi 030001,China）

TD442+.5

A

1672-5050（2010）06-0069-03

2010-04-22

趙 捷（1971—），男，山西原平人，大學本科，工程師，從事礦山機械檢測檢驗工作。