煤矿排水设备节能运行探析

煤矿排水设备节能运行探析

昌昆朋

云南先锋煤业开发有限公司 云南省昆明市655211

摘要：矿井排水系统的高效经济运行严重影响着煤矿的经济效益，对此，为提高煤矿排水设备的运行效率，实现节能，应定期组织技术人员测定排水系统的性能，以便及时发现和解决问题，并制定有针对性的策略，最大限度地节约能源。因此，研究煤矿排水设备的节能运行策略意义重大。

关键词：煤矿排水；节能运行；问题；策略

目前是经济全球化时代，我国煤矿企业必须与时俱进。为使煤矿企业在竞争激烈的市场中脱颖而出，必须注重全面的设备管理，最大限度地减少能耗，降低经营成本。在煤矿开采作业中，排水尤为重要。企业必须配备大量排水设备，帮助企业科学有效地预防、抵抗突发性水灾，充分保护员工的生命安全。排水设备将消耗大量能源，所以企业管理人员必须采取一定措施降低设备能耗，提高设备运行整体效率。

一、煤矿排水设备节能运行中存在的问题

1、管理水平低。受传统管理观念的影响，煤矿企业对煤矿开采过程的科学高效管理不够重视，往往只注重实际生产结果，而忽视了成本控制。在煤矿开采前，未进行深入的勘查，也未结合现场地质条件采取有效的安全防范措施，导致岩石受损，从而造成一系列的渗水问题。为解决煤矿井下渗水问题，要提前优化配置排水设备。一些煤矿企业不重视排水设备的科学高效管理，未制定科学完善的排水设备管理制度。现场相关工作人员不能严格遵守规章制度及规范办事，未做好排水设备的日常检修维护，导致设备易出现各种故障，影响设备安全稳定运行，造成能耗过大。

2、排水设备陈旧老化。与西方发达国家相比，我国煤矿企业使用的排水设备普遍陈旧老化。老旧老化的排水设备运行效率只能达到新设备的40%左右，这无疑会影响排水效率，导致不必要的能耗。排水系统中的储水器也存在容量小的问题，这导致系统的排水泵需更多时间才能正常启动，易造成设备安全故障问题，而且会导致企业能源的严重浪费。

二、煤矿排水设备节能运行策略

1、选择新型高效水泵。新型高效水泵设计制造精度高，水力损失小，节能效果显著。在设计选型方面，应首选新型高效水泵。老矿可升级改造现有的老旧设备，并淘汰老型号的低效泵。

2、水泵的工况效率应与管路效率合理匹配。在排水设备的设计选择中，往往会选择效率高的高效泵及工况点，而管路效率和工况点效率的合理配合易被忽略。孤立地比较水泵效率或管路效率，均不能确定排水设备的最高效率，水泵效率与管路效率之积最大者才是较佳的设计方案。

3、选择科学水泵工况点。①水泵工况点应设置在工业区。在满足设备安全稳定运行条件，有效提高水泵运行效率情况下，水泵工况点应设在工业区。从经济运行及节能角度来看，煤矿排水设备的实际工况点应设置在最高效率点的右侧，由于水泵叶轮等相关部件会受到磨损和管道积垢影响，因此工况点应向左移动并靠近最高效率点，以提高水泵的运行效率。②减少叶轮数目。分段模式的水泵扬程与叶轮段数成正比。大量实践和实验数据证明，在煤矿分段模式下，排水泵扬程相应富裕量需保持在0.8级，若扬程较大，需根据实际运行情况合理拆除多余叶轮。同时，减少叶轮数目需从排水侧开始，若从吸水侧开始，将导致吸水阻力直线上升，造成临界汽蚀点向左移动，从而导致汽蚀。③减小叶轮叶片的直径。若富裕扬程在叶轮形成的扬程内，应合理减小叶轮叶片外径，以有效缩短水泵扬程。叶轮切削后，工况点从原始M点移动到M′，若水泵效率保持不变，水泵扬程将降低，排水系统运行效率将显著提高。对于煤矿用多级泵，叶轮切削量应控制在15～20%范围内，否则会降低排水系统的运行效率。

4、降低排水管路阻力。管路长期排水导致管壁结垢，为提高管路效率，应定期清理管路积垢，以减少排水管路阻力。组合排水也可用于改善管路特性，且常用单(多)泵双管并联。管路并联后，工况点向右移动，水泵、管路效率同时上升，显著提高了排水系统的整体效率，降低了能耗。

5、构建完善的设备管理制度。在实现煤矿排水设备节能基础上，还应加强管理。一般来说，要加强管理，必须建立健全的制度，所以煤矿相关部门要根据国家现行政策，特别是管理工作，构建各项工作制度，必须确定负责人的具体职责。①加强对煤矿开采作业的管理。积极开展地质检测，准确掌握地下岩石的详细厚度变换和地下水走向，收集相关信息数据，有效提高技术人员的专业技能和综合素养，防止煤矿开采过程中过度触碰造成地下水渗漏，同时，培养工作人员的风险意识，通过实践演练提高其综合能力。②加强排水设备各环节管理。排水设备的运行周期应合理编排，防止过度浪费电能，并应根据实际运行情况，如发生安全事故时，必须尽一切努力排险；对于煤矿排水设备的运行，应不断提高工作人员的技术能力，确保其运行的规范化和标准化，并定期清理排水管道。此外，在排水设备的日常管理中，各个环节都要注意维修和养护，及时发现和解决设备故障，定期或不定期测定排水设备的功率和功能，能耗较大的排水设备必须及时更换，特别是排水设备的日常保养应根据各种排水设备的特点和使用率进行编排合理的保养时间，例如，若电机磨损严重，应更换新零件等。维修后应进行评价，构建科学的评价标准，经总结归纳，能有效降低维修成本。

6、创新使用自动控制技术。现代煤矿企业的管理人员要控制排水设备的运行，提高设备的节能运行管理水平，就需创新采用自动控制技术。基于PLC技术的设备运行监控平台能帮助企业管理人员实时监控排水系统的运行情况，及时获取真实完整的设备运行数据信息。根据此信息，能优化设置设备参数，提高设备整体运行效率，并实现最佳节能运行状态。在设计PLC监控平台时，工作人员应注意以下功能：①具有超温、欠压、过载等保护功能，一旦在排水系统运行时出现上述故障之一，系统可自动停止水泵并启动备用水泵；②能实时监控排水系统中各种装置和设备的运行情况，并将最新的数据信息及时传输到工作控制台，便于管理人员对排水设备的运行进行高效管理；③可远程监控排水系统，实现与整个矿井自动化系统的联网，通过计算机控制实现煤矿井下水泵的高效运行，降低能耗。

7、其他措施

①提高水泵检修和安装质量，减少其容积、水力、机械损失，确保水泵长期高效运行。例如，定期检查及更换磨损超限的大小口环，以确保与叶轮前后边缘之间的间隙合理；均匀压紧填料盖；清除叶轮和正反导叶流道中飞边、毛刺等。定期进行技术性能测定，通过技术测定及大修确保设备的经济运行。

②减小吸水高度和吸水阻力能改善吸水管路特性，防止汽蚀，保证水泵的安全运行，节约电能。如采取无底阀排水、高位排水、正压排水等措施，以降低吸水高度。

③加大水仓容积，及时清理水仓，可避免电机频繁启动，防止杂质流入泵内，减少吸水管路堵塞，降低吸水阻力，提高效率。

④井田范围内的废旧钻孔应堵塞易向井下漏水的地方，如整修地面河沟、岩石裂缝、塌陷区等。地下水应尽量用于井下防尘、冷却水和其他生产用水，以减少排水量。

⑤合理安排水泵运行时间。根据电力部门规定的峰、平、谷电价时段，自动控制系统控制每台水泵运行时间及时段，以降低电费开支。

总之，矿井排水设备能耗巨大，占矿井总耗电量的20～45%，根据相关数据分析发现，国内重点煤矿排水设备耗电量占总电量的28%，若出现矿井用水问题，耗电量将进一步增加，因此矿井排水设备已成为影响矿井经济、社会效益的重要因素。所以要及时发现和解决排水设备运行效率低的问题，制定有针对性的策略，有效提高排水设备的运行效率，以此达到节能目的。

参考文献：

[1]李福固.煤矿排水设备节能运行的措施[J].山东煤炭科技,2017(03):25-27.

[2]高玉风.煤矿排水设备节能运行探析[J].机械管理开发,2016(08):58-59.