大孤山铁矿露天采场底部排水系统水泵的节能研究

大孤山铁矿露天采场底部排水系统水泵的节能研究

曹振刚张同钦崔自敏姜放岳增亮

（大连诚高科技股份有限公司辽宁大连116085）

【摘要】对矿业公司大孤山铁矿露天采场底部排水系统水泵运行现状进行分析与研究，发现水泵运行效率较低，耗能现象严重。通过对其运行工作点的技术分析与研究以及技术经济比较，做出了水泵实际的管路特性曲线，提出节能改造方案，科学的选用合适的变频器，做到有效的节能降耗。

【关键词】水泵；管路特性曲线；变频器；节能降耗

AnalysisofPresentOperatingConditionandReachofSavingEnergyaboutDrainageSysteminDagushanIronOreMiningSite

CaoZhen-gangZhangTong-qinCuiZi-minJianFangYueZeng-liang

【Abstract】ResearchingandanalysisofpumppresentoperatingconditionofdrainagesysteminDagushanironoreminingsiteofMiningcompany,itisfoundthatefficiencyofpumpoperationislowandthephenomenonofconsumingenergyisserious.Bymeansoftechnicalanalysisandresearchofpumpoperatingpointandcomparisonoftechnologyandeconomy,wewillmakethecurveoftubeproperty,putforwardthereformplanofsavingenergy,choosescientificlythereasonablefrequencychangerinordertosaveandreduceenergyconsumptionefficiently.

【Keywords】Pump;Curveoftubeproperty;Frequencychanger;Saveandreduceenergyconsumption

【中图分类号】TD74【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）06-0187-03

1.引言

中央“十一五”建议中指出，“大力推进节能节水节地节材，加快企业节能降耗的技术改造，对消耗高、污染重，技术落后的工艺和产品实施强制性淘汰制度”。

在采矿工业中，排水泵的主要作用是对采场底部进行抽水疏干，以满足矿床开拓，开采的计划要求。但随着采场底部采掘深度的不断下移，水量的不断增大，使排水系统的电耗居高不下，每吨水的单位电耗较高，排水系统的耗电量费用每月为33万元以上，因此，泵的节能是一项意义深远、潜力巨大、经济效益和社会效益十分显著的大事。它的节电对节约厂用电有举足轻重的作用。

2.露天采场排水系统现状分析

2.1排水量

采场底部的水量来源主要有涌水、渗水、汇水三部分组成，其中平均地下渗水量为2000～4000m3/d，涌水量3000～5000m3/d。24小时最大降雨量平均为83.4mm。每年7、8、9三个月为雨季，多年平均降水量为710mm。涌水量和渗水量相对比较稳定，但随着深度的不断下移，涌水量和渗水量将进一步增大。雨季汇水占大部分，且水量不稳定。针对不同季节的水量特点，采场雨季采用独立的排水系统。

2.2排水方式和排水设施

采场采用露天分段截流和底部集中排水相结合的方式进行采场排水。在采场西部端帮建立了18米泵站、-78米泵站、-186米固定泵站和底部临时移动泵站。共四级泵站，采用三条排水管路，管径为426mm，最大小时排水能力为4615m3。雨季各级泵站水泵分布如下：

图114sh-6型水泵性能曲线

就水泵自身而言，除由于设计中层层加码，留有过大的富裕量，造成大马拉小车的现象之外，还由于水量的不同，采用节流调节，造成更大的能浪费现象，由于节流调节是通过给水调节阀的节流改变管道阻力特性曲线来改变泵的运行工况，降低了水泵的效率，增加了阻力，使得驱动机械的能耗加大，同时水泵的流量及压力的余量越大，能耗也越大。

3.2各级泵站压水管路特性曲线方程的计算

以14SH-6型号的水泵为例。通过计算得出水泵管路特性曲线方程。

管道截面积和雷诺数可以用下列公式计算：

3.3管路特性曲线的描绘与工作点的分析

根据3.2种计算出的管路特性曲线方程，描绘出管路特性曲线，如图2所表示。

图214sh-6型水泵管路特性曲线

如图2所示，14sh-6型水泵的性能曲线Q-H与管路特性曲线Q-Hc分别，相交于点M1，M2，M3，M4，泵在工况点工作稳定其中M1点流量为427L/s，扬程为108m；M2点流量为318L/s扬程为128m，M3点流量为252L/s，扬程为136m；M4点流量为342L/s，扬程为124m。但是，由于运行中存在一些问题，水泵的工作并没有在设计的最佳工况运行，水泵的最佳运行工况，一般是在设计工况点实现的，实际运行点偏离设计最佳点越多，水泵的经济下降就越大，而实际在采场中各级泵站的实际运行点往往比设计工况点低许多，究其原因有多方面。

首先，由于雨季与非雨季采用同一套排水系统，水量变化大，加之原设计水泵的配套容量保持有较大的裕量，这样层层加码，造成水泵的配套容量过大，实际运行中的经济性较低。

其次，枯水期间，底部临时泵站泵坑水位低，泵所需的扬程最高，丰水期间，水位上升，水泵的扬程不需要很高，这样，泵站不能很好的发挥作用，按设计规范选定的扬程和流量参数变得非常不合理，运行费用和基建费用都浪费很大。

最后，由于地形地势条件所限，管道铺设较长，不能沿最短路径铺设，且转弯较多，局部损失大，造成了能耗浪费严重。

3.4节能改造方案

鉴于采场的实际情况，很难保证在最佳工况点附近运行，为了提高水泵的效率，降低驱动机械的能耗，除了提高本身的效率，降低管路系统阻力，合理配套并实现经济调度外，建议加变频器实现对水泵的变速调节。

4.结论

本文针对大孤山铁矿采场排水泵站能耗损失严重这一问题，经过对其计算论证，做出其实际的管路特性曲线，并对其运行工作点的技术分析与研究提出了加变频器的节能改造方案，得出比较合适的结论。

参考文献

[1]冶金矿山设计参考手册（上册）,冶金工业出版社.

[2]严徇世,刘隧庆主编.给排水管网系统[M].中国建筑工业出版社.

[3]谷峡主编.水泵与水泵站[M].中国建筑工业出版社.

[4]黄延林,马学民主编.水文学第四版[M].中国建筑工业出版社.

[5]给排水设计手册,中国建筑工业出版社.