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:2018/10/31 10:14:21     作者:     来源:本站

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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…

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4 200 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。

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. 25 MPa 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 腔的最高温度为+ 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. 5 mm。

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6 h,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. 7 mm/s,实际出厂时普遍达到0. 3 mm/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≥20 MΩ。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: 33 kg 颗粒大小相搭 配的混凝土专用的标准沙,20 kg 粉状的干水泥及 47 kg 自来水,其总质量100 kg,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1 h 内压力无变 化,则此泵是合格的排沙泵。反之,若< 1 h,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 ~ 200 kW 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55 kW 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8 m,流沙层厚 度11 m,吸沙实体体积552. 92 m3,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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