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煤矿用隔爆型排沙潜水泵和排污潜水泵的区别分析

发布时间:2019-05-09  发布作者:

    摘要:针对目前煤矿井下排水中使用的隔爆型潜水泵存在的安全隐患问题,提出排沙潜水泵和排污潜水泵区别的必要性,即在介绍名称和概念的同时,着重介绍隔爆型排沙潜水泵的主要特点以及排沙潜水泵和排污潜水泵的区分方法。较后提出建议,以进一步提高煤矿用潜水泵的性能指标,保障煤矿井下局部排水的安全可靠性。
0引言
    目前,我国煤矿井下的局部排水中大量采用隔爆型潜水泵[1~4]。但在井下快速采煤和快速岩石掘进中来不及沉淀悬浮的固体颗粒,导致普通隔爆型潜水泵在使用中经常出问题,上世纪80年代以来,已经发生了多起潜水泵爆炸事故,为此对其爆炸机理进行了长期探索,并研制了能杜绝潜水泵爆炸的隔爆型排沙潜水泵;隔爆型排沙潜水泵[5]自1990年原煤炭部上海电气防爆检验站发证使用以来,取得了良好的效果。但MT/T671-2005标准发布后,2006年又出现“规范名称”(煤)矿用隔爆型潜水排沙电泵,改用此名的普通潜水泵挂上“排沙”的牌子发证已多达4200余个。由于名称近似,难免产生误判,故在使用中,发生了潜水泵爆炸的隐患事故。为确保煤矿安全生产,本文着重介绍排沙潜水泵的安全性能,并提出排沙潜水泵和排污潜水泵的区分方法,供同行探讨。(相关推荐:煤气流量计
1概念介绍
1.1沙水和沙
    煤矿井下的岩巷一般采用爆破法挖掘,爆破后的整体岩石变为松散的岩石碎渣。矿井水穿过岩石碎渣就变成了灰色的泥水,一般称其为沙水。该沙水中的岩石颗粒与石英砂的物理特性和化学成分相近,便称其为沙。
1.2煤水和煤
    在采煤的作业面,矿井水穿过堆放的松散碎煤就变成了黑色的泥水,一般称其为煤水。该“煤水”中的碎煤颗粒属于软质的固体颗粒,它与石英砂的物理特性与化学成分相差悬殊,为防止混淆,不能称作沙。
1.3排沙泵
    排沙泵是专门排“沙水”的潜水泵的简称,能专门用于通过“第四纪流沙层”,1990年经上海电气防爆站检验发证,其中认定企业标准中排沙必备的12条规定。
1.4排污泵
    排污泵是专门排“煤水”的潜水泵的简称,在安全性能上无排沙潜水泵的严格规定,只能称为有排污的功能[6]。
2隔爆型排沙潜水泵的主要特点
2.1结构
    1)电动机外壳配有泄压安全阀,即压力为0.25MPa时立即自动泄压。这就像锅炉配有预防爆炸的安全阀,是排沙潜水泵必不可少的安全措施。
    2)电动机有双层机壳,双层机壳的电动机内腔不得有饱和水蒸汽,环境温度和水温均应≤+35℃,其电动机绕组温升限值为60K。由于电动机内腔的较高温度为+95℃,低于水的沸点+100℃,更低于现行标准的+120℃,故电动机壳内的水蒸汽会显著减少,加上配有泄压安全阀,在安全上是有可靠保障。
    3)便携式潜水泵的电动机机座外面配有钢板焊接的导水套,规定其厚度≥2.5mm。
    4)接线盒设在电动机外壳之外,既便于定期拆下电缆检测,又便于损伤后随时更换。
    5)依据潜水泵爆炸案例暴露出的弱点,规定采用钢板焊接或铸钢的电动机端盖。
    6)依据电动机绝缘被短路击穿原因的排查结果,规定电动机的定子铁芯应先装入机座,之后方可下线浸漆[7]。
    7)依据易磨损部位来确定的排沙潜水泵的叶轮口环与轴套环,其材质规定采用硬质合金,其使用寿命均可提高5~8倍。
2.2电气性能
    1)排沙潜水泵断水空转6h,机械密封不得冒烟,其外壳温度不得高于+95℃。主要是改虑到在实际排水时发现,塑料薄膜、火药包装纸以及淤泥等会堵塞泵的滤网;喷浆落入水中的混凝土会堵塞叶轮的叶片吸入口等,这都会引起泵的断水空转,导致发生短路击穿的事故。
    2)整机空转时振动速度的有效值不应超过0.7mm/s,实际出厂时普遍达到0.3mm/s,这是为减少机械密封进水而定的。
    3)接线盒内任何部位不得存水,以确保电气间隙、爬电距离的规定要求。
    4)潜水泵整机应做1m高的跌落试验,试验后应能保持良好状态。
    5)绕组浸漆烘干应确保3次,使得电动机更加抗振、抗潮湿,以延长使用寿命。
    6)耐湿热试验不得装密封件,试验后确保导体对地绝缘电阻≥20MΩ。对于有立式与卧式两用的泵,要对其两种方式分别试验。
3排沙泵、排污泵的检验与区分
    1)排沙泵模拟试验方法:33kg颗粒大小相搭配的混凝土专用的标准沙,20kg粉状的干水泥及47kg自来水,其总质量100kg,一并放在同一个圆桶内,并把装有压力表的潜水泵和带闸阀的排水管也放入圆桶内,排水管的出口放入圆桶的边沿内。试验时先关闭闸阀,运转时略微打开闸阀,经检查,若圆桶的桶底没有沉淀堆积的沙粒即可,然后观察压力表,采用硬质合金口环时,若1h内压力无变化,则此泵是合格的排沙泵。反之,若<1h,压力已经明显下降的,甚至不出水的,则为排污泵。
在试验时应注意:
    (1)电流超过额定值或已跳闸二次,应停止试验,说明电动机功率不匹配,需要更换。
    (2)试验前要做好预防爆炸事故的措施。
    (3)当环境温度或水温>35℃,应停止试验,待采取有效降温措施后重新试验。
    2)从现场使用表明,能连续工作超过3个月,之后还一切正常的为排沙泵。否则,即为排污泵。
4隔爆型排沙潜水泵的实际应用效果
    目前隔爆型排沙潜水泵的替代产品为水陆两用的KL系列矿用立泵,它可以离开水体到陆地上安装,或吊挂在空中当吊泵使用。该矿用立泵用吸水软管与底阀吸水而不发生汽蚀,优点是躲开了整机被埋在沙里的危险,具体介绍应用效果:
    1)一两年前矿用立泵被用于陷入水灾困境的煤矿井下,用在涌水量较大的采煤工作面排含沙的高浓度煤水。如:在鄂尔多斯地区,兖矿集团的营盘豪煤矿、石拉乌素煤矿、金鸡滩煤矿、转龙湾煤矿、安源煤矿,以及中天合创的葫芦素煤矿和门克庆煤矿,伊化能源的母杜财登煤矿等,尽管使用了一两年没检修,至今照样运转正常。
    2)矿用立泵当吊泵用创造了清水仓新工艺。工字钢滑轨固定在水仓顶板中央,装上电动葫芦之后吊挂矿用立泵,再配上特制的水力搅拌器,用于清淤,尽管沉淀的碎岩石粉渣被搅起之后浓度很高,但该矿用立泵一直无故障运行,清淤效果十分理想。如:中煤集团山西华昱能源的南阳坡煤矿、伊泰京粤酸刺沟矿业,清水仓已经不再发愁。
    3)神华榆林的青龙寺煤矿在井下采用矿用立泵在预沉池清淤,解决了长期的难题,取得了良好的效果。
    4)矿用立泵在金属矿山或其他行业所排的沙,其硬度要比煤矿的沉积岩碎渣坚硬许多。例如:中国有色在赞比亚的谦比希铜矿、卢安夏铜矿,多宝山铜矿以及中国水电八局在尼日利亚宗格鲁水电站工程,多年来均选择了矿用立泵。
    5)神华准能黑黛沟露天煤矿使用的一批30~200kW的矿用立泵,已经10年没作检修,至今还在使用中,并吸引好胜者前去核实确认。
    6)立井掘进在过“流沙”时还是采用隔爆型排沙潜水泵更为理想。例如:铁法煤建公司在立井井筒掘进施工中要通过“第四纪流沙层”,采用了55kW排沙潜水泵吊挂着直接降落到井底水下吸沙,再加上6名矿工用大板锹喂沙,井径8m,流沙层厚度11m,吸沙实体体积552.92m3,正式排沙后一鼓作气地通过了流沙层,为打立井提供了宝贵的经验。
5建议
    选购排沙泵时要依据的特征:
    1)含沙浓度标准值“质量比20%”。
    2)有硬质合金口环。
    3)允许“断水空转”。
    尽快启动行业标准的修订程序,鼓励科技创新,恢复隔爆型排沙潜水泵办证的权利,严格分清排沙泵与排污泵的界限,进一步提高煤矿用潜水泵的性能指标和安全保障。
 
 
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