中國(guó)邯鄲洗選廠渣漿泵智能優(yōu)化升級(jí)改造研究

楊志會(huì)

冀中能源股份有限公司邯鄲洗選廠，中國(guó)·河北 邯鄲 056000

1 引言

中國(guó)邯鄲洗選廠現(xiàn)在使用的渣漿泵按照壓力（揚(yáng)程）可分為兩類，高壓渣漿泵和低壓渣漿泵。高壓渣漿泵出料口一般連接在泄壓有很大阻力的設(shè)備上，一般包括精煤快開壓濾機(jī)或尾煤壓濾機(jī)高揚(yáng)程給料泵、環(huán)保抑塵降塵霧炮給水泵等，其余的可歸類為低壓渣漿泵，即渣漿泵出料端連接為開口式設(shè)備或設(shè)施上。目前邯鄲洗選廠所有臥式渣漿泵均為盤根密封，冷卻水為生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水。渣漿泵在邯鄲洗選廠易出現(xiàn)的故障有軸承損壞、盤根密封不嚴(yán)等。

2 渣漿泵在洗選廠運(yùn)行中存在的主要問題

2.1 高壓給料的渣漿泵頻繁啟停

生產(chǎn)系統(tǒng)中的浮選精煤經(jīng)過浮選機(jī)溢流槽通過管道存儲(chǔ)到浮選精礦箱，經(jīng)由快開給料渣漿泵輸送到精煤快開壓濾機(jī)中進(jìn)行壓榨脫水，生成產(chǎn)品精煤。快開壓濾機(jī)運(yùn)行1 個(gè)循環(huán)大概需要20min 左右，快開壓濾機(jī)給料泵每小時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行3 次，每次開啟5～10min 左右。按照每天2 班生產(chǎn)，1 班檢修來計(jì)算，快開壓濾機(jī)給料的渣漿泵每天需要啟停48 次左右。渣漿泵頻繁啟停對(duì)總成中軸承帶來沖擊傷害，對(duì)渣漿泵、電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器帶來沖擊傷害。

2.2 渣漿泵冷卻水供應(yīng)不及時(shí)

盤根式渣漿泵冷卻水的供應(yīng)是渣漿泵安全運(yùn)行的重要保障。目前邯鄲洗選廠渣漿泵冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)為開路，生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水經(jīng)由管道引進(jìn)渣漿泵冷卻水管口，經(jīng)由渣漿泵冷卻水出口流出，順著泵體溢出進(jìn)入地溝。冷卻水水質(zhì)經(jīng)過簡(jiǎn)單過濾含有大量煤泥及雜物，加上人為行為易造成渣漿泵冷卻水供應(yīng)不及時(shí)。冷卻水供應(yīng)不及時(shí)會(huì)造成盤根溫度及軸套溫度迅速升高，導(dǎo)致盤根燒壞，泵體泄露，給渣漿泵本身造成損傷。

2.3 盤根式密封弊端較多

渣漿泵的軸封一般為盤根式密封和機(jī)械式密封。目前邯鄲洗選廠渣漿泵使用的密封形式全部為盤根式密封。經(jīng)過多年的使用經(jīng)驗(yàn)，盤根式密封對(duì)盤根填充手法和盤根質(zhì)量要求很高。尤其是高壓渣漿泵，盤根密封不嚴(yán)，易造成輸送的介質(zhì)或冷卻水外泄，外泄的介質(zhì)或冷卻水會(huì)澎濺到軸承體油箱上，滲入軸承體油箱內(nèi)，污染軸承潤(rùn)滑油，造成高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承受損或損壞。

渣漿泵在實(shí)際運(yùn)行中，面對(duì)日益艱巨的生產(chǎn)任務(wù)和節(jié)支降耗的發(fā)展理念，優(yōu)化升級(jí)改造勢(shì)在必行。渣漿泵的高速直接啟動(dòng)方式需要改變，冷卻水水質(zhì)及流量需要得到保障，軸封形式需要采用更先進(jìn)的技術(shù)形式，需要增加智能檢測(cè)裝置。

3 機(jī)械密封和盤根密封對(duì)比分析

臥式渣漿泵軸封有很多種形式，機(jī)械密封具有多種優(yōu)點(diǎn)，如泄漏量少、壽命長(zhǎng)、免于維護(hù)保養(yǎng)等，所以臥式渣漿泵在使用高揚(yáng)程的系統(tǒng)中主要的軸密封方式采用的是機(jī)械密封。

機(jī)械密封在渣漿泵整臺(tái)設(shè)備中是一種軸封裝置，由一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合且相對(duì)滑動(dòng)的防止流體泄漏的裝置。由于渣漿泵傳動(dòng)軸貫穿在設(shè)備內(nèi)外，軸與設(shè)備之間存在一個(gè)圓周間隙，渣漿泵中的介質(zhì)通過該間隙向外泄漏，如果渣漿泵內(nèi)部壓力大于外界壓力，則渣漿泵內(nèi)部物料會(huì)向外泄漏，因此必須有一個(gè)阻止泄漏的軸封裝置。

盤根密封稱為壓緊填料密封，俗稱盤根密封。盤根密封是最古老的一種密封結(jié)構(gòu)，盤根密封因其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，價(jià)格不貴，來源廣泛而獲得許多工業(yè)部門的青睞。但其存在使用壽命短，存在小量泄漏污染工作環(huán)境的缺點(diǎn)。

渣漿泵機(jī)械密封技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)成熟，在良好的使用環(huán)境中比盤根式密封使用壽命較長(zhǎng)。

4 渣漿泵智能優(yōu)化升級(jí)改造方案

4.1 總體思路

針對(duì)邯鄲洗選廠渣漿泵在生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問題，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，提出如下思路。在保持生產(chǎn)工藝不變的情況下，高揚(yáng)程渣漿泵增設(shè)變頻啟動(dòng)系統(tǒng)，盤根式密封渣漿泵改造為機(jī)械式密封渣漿泵，渣漿泵冷卻水由生產(chǎn)循環(huán)水改造為獨(dú)立循環(huán)的雙系統(tǒng)自來水，在渣漿泵運(yùn)行系統(tǒng)中設(shè)計(jì)智能檢測(cè)裝置。

4.2 渣漿泵安裝變頻啟動(dòng)

改變?cè)鼭{泵高速直接啟動(dòng)的方式，減少高速瞬間啟動(dòng)造成的沖擊危害，減少因物料濃度過大造成過載沖擊電流。增加變頻啟動(dòng)系統(tǒng)，可使渣漿泵在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)緩慢啟動(dòng)和停止。可以延長(zhǎng)整體渣漿泵聯(lián)軸器的使用壽命，避免沖擊電流延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)使用壽命，也可以節(jié)約電費(fèi)。

增加變頻系統(tǒng)能避免過載沖擊電流，按需要設(shè)置啟動(dòng)電流。電機(jī)啟動(dòng)在變頻系統(tǒng)中的全過程都不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，而是平穩(wěn)地啟動(dòng)運(yùn)行。通過變頻控制電機(jī)運(yùn)行，是真正的高效調(diào)速方式，效率很高。

4.3 變盤根式密封為機(jī)械式密封

改變現(xiàn)有渣漿泵軸封形式，由現(xiàn)在使用的盤根密封改造為機(jī)械密封，如圖1所示。

圖1 機(jī)械密封渣漿泵原理圖

把整臺(tái)渣漿泵解體，與原渣漿泵廠家溝通協(xié)調(diào)，把盤根式密封的渣漿泵內(nèi)部組件進(jìn)行更換，拆除原填料箱、軸套、副葉輪等，更換為新型填料箱、機(jī)械密封和副葉輪等。組裝完成以后進(jìn)行機(jī)械密封泄露試驗(yàn)，無滲漏以后進(jìn)行整臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)試驗(yàn)。

4.4 建立獨(dú)立循環(huán)的冷卻水系統(tǒng)

渣漿泵冷卻水供水系統(tǒng)由現(xiàn)在的開路系統(tǒng)改用獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)，如圖2所示，冷卻水用除雜過濾后的自來水保障水質(zhì)。建立獨(dú)立循環(huán)水箱，設(shè)計(jì)兩套冷卻水供水循環(huán)水泵（一用一備），鋪設(shè)專用的冷卻水管道系統(tǒng)。冷卻水閉路循環(huán)，減少資源浪費(fèi)。啟用冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，能保障冷卻水的供應(yīng)量和水質(zhì)。

圖2 獨(dú)立循環(huán)冷卻水系統(tǒng)示意圖

4.5 增加智能檢測(cè)裝置

對(duì)渣漿泵系統(tǒng)進(jìn)行智能檢測(cè)改造，對(duì)渣漿泵軸承部位、機(jī)械密封部位進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝溫度和震動(dòng)檢測(cè)，可時(shí)刻檢測(cè)渣漿泵的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)有異常溫度偏高或震動(dòng)幅度較大時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，便于及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。對(duì)渣漿泵冷卻水供水系統(tǒng)末端進(jìn)行壓力檢測(cè)，當(dāng)冷卻水水壓小于設(shè)定值或者沒有冷卻水時(shí)，渣漿泵自動(dòng)停止運(yùn)行或者啟動(dòng)不起來，發(fā)出報(bào)警信號(hào)便于及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

4.6 方案布置

4.6.1 變頻系統(tǒng)布置

高揚(yáng)程渣漿泵動(dòng)力電源在幾號(hào)配電點(diǎn)，相應(yīng)的變頻柜就近安裝到幾號(hào)配電點(diǎn)，不再另行建設(shè)新的配電點(diǎn)，利用原動(dòng)力電纜，節(jié)約成本資金。

4.6.2 冷卻水系統(tǒng)布置

循環(huán)水箱采用新型玻璃鋼材質(zhì)，組裝拼接，位置選在渣漿泵集中的生產(chǎn)樓一樓位置，便于水循環(huán)。雙循環(huán)系統(tǒng)同時(shí)鋪設(shè)，采用近水箱處口徑較大的管道，末端處口徑較小的管道，梯次布置。

4.6.3 智能檢測(cè)布置

溫度和震動(dòng)檢測(cè)傳感器，水壓傳感器選擇靈敏度較高的品牌。溫度和震動(dòng)檢測(cè)傳感器安裝在渣漿泵相應(yīng)部位，水壓傳感器安裝在渣漿泵冷卻水出水口位置。相應(yīng)的報(bào)警裝置安裝在崗位上，便于接受信號(hào)。

5 渣漿泵智能優(yōu)化升級(jí)改造效果分析

①減少渣漿泵維修頻次，改造之前高壓渣漿泵維修周期約為3 個(gè)月，主要檢修更換傳動(dòng)支撐軸承、骨架油封等。改造之后高壓渣漿泵維修周期可延長(zhǎng)至16～24 個(gè)月，大大減少工人維修勞動(dòng)強(qiáng)度。使渣漿泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期大大加強(qiáng)，為精煤生產(chǎn)提供保障，有利于提高選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

②若改造完成后，渣漿泵類設(shè)備維修人員減少3 人編制；增加環(huán)境衛(wèi)生保障，杜絕臟水橫流現(xiàn)象，減少衛(wèi)生清潔人員2 人編制；增加水壓檢測(cè)及其他智能保障裝置，減少崗位運(yùn)轉(zhuǎn)人員6 人編制；年節(jié)約人員工資66 萬元。建立獨(dú)立循環(huán)的冷卻水系統(tǒng)，可有效節(jié)約水資源，保障水質(zhì)不受污染，主廠房一樓共大小20 余臺(tái)泵，按單臺(tái)泵全年使用填料冷卻自來水350m3計(jì)算，年節(jié)省水費(fèi)約3 萬元。年節(jié)約用水約7000m3，社會(huì)效益顯著。

邯鄲洗選廠渣漿泵智能優(yōu)化升級(jí)改造后，不僅能夠解決高壓渣漿泵易損壞的難題，保證選煤廠的正常有序生產(chǎn)，還能為邯鄲洗選廠打造智能化工廠打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。