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煤矿排水设备效率分析汪浩河南理工大学高职学院,河南焦作 454000 摘要结合煤矿生产实际,分析了影响煤矿排水设备效率及吨水百米电耗的原因,找出提高效率、降低电耗的方法与措施以保证水泵的稳定运行,从而提高了企业经济效益。关键词排水设备;效率;电耗;原因;措施中图分类号 TD44215 文献标识码 B文章编号 100727677 2008 0120049202 Efficiency analysis of drainage facility in coal mine WANG Hao Higher Vocational College , Henan University of Technology , Jiaozuo454000, China Abstract Based on production practice of coal mine , the factors influencing the efficiency of drainage facility and power consumption are analyzed in this paper. Measures are presented to increase efficiency and reduce power consumption , which can ensure stable operation of pump and increasement of economic benefit. Key words drainage facility; efficiency; power consumption; factors ; measure 煤矿排水设备是矿山大型设备之一。其效率的高低,将直接影响煤矿企业经济效益。通过对焦作矿区的调查发现,矿井排水电耗占全矿总电耗的 1715 ～4019 ,有的甚至高达60 。因此,研究提高煤矿排水设备效率的措施,开展经济运行, 降低电耗,节约能源有着十分重要的意义。煤矿排水设备的效率不仅与水泵效率有关,还与设备选型、水泵的安装、运转、维护、科学管理等方面有直接关系 [1～3 ] 。该文结合煤矿生产实际, 就如何提高煤矿排水设备效率提出其有效措施,以利提高企业的经济效益。 1 煤矿排水设备效率偏低的原因煤矿排水设备效率普遍偏低,原因如下 1“老、旧、杂”水泵较多。目前部分煤矿仍有若干老型号低效水泵。其效率一般在60 ～70 基至更低。如果选用新型高效水泵将效率提高到 80 左右,则节约电能是相当可观的。 2吸、排水管路效率偏低。由于部分煤矿排水管直径偏小,与水泵不配套,再加上管路,积垢未清,阻力过大,从而降低了水泵排水量,增加了电耗。 3管理水平不高。根据调查生产现场对排水设备的管理上,往往只限于水泵的正常运转,对其性能测定,维护检修,提高效率等则重视不够。上述情况显然不适应煤矿节能和提高经济效益的要求,应引起足够重视,采取相应措施,尽快提高煤矿排水设备的运行效率。 2 排水设备效率与吨水百米电耗矿井排水设备包括水泵、管路和电动机;其运行效率及经济性一般用吨水百米电耗来评价。所谓吨水百米电耗,即水泵将1 t水提高100 m所需的耗电量。若水泵工况点的流量为Qm,扬程为Hm,效率为ηm;水泵与电动机间的传动效率为η c;电动机效率为ηd;电网效率为ηw; 实际扬程为Hsy;则排水设备的吨水百米电耗为 Wt100 1105 Hm 3167ηmηcηdηwHsy 1105 1 3167ηmηcηdηwηg 1 式中,ηg为管路效率。显然某一工况下的管路效率为 ηg Hsy Hm 2 通常,又将水泵的工况效率ηm、管路效率ηg、机械传动效率ηc和电动机效率ηd的乘积, 称为排水设备效率, 用η p来表示,即 ηpηmηdηgηc3 由上述公式可知,排水设备效率越高,吨水百 94 第1期煤质技术2008年1月米电耗就越低,经济性就越好;否则,经济性就越差。一般来说,传动效率ηc、电动机效率ηd和电网效率ηw在水泵运行期间变化很小, 可近似为常数。于是,吨水百米电耗和排水设备效率就主要受水泵工况效率ηm和管路效率ηg的影响。因此, 要提高矿井排水设备的效率及其运行的经济性,就必须设法提高水泵的工况效率和管路效率 [4] 。 3 管路效率与水泵工况效率据以上分析可知,要提高排水设备效率,既要求水泵具有高效率的工况点,又要尽量减小管路阻力,即提高管路效率。在排水设备的设计选型中, 往往注重选取高效水泵和较高效率的工况点,而对提高管路效率及其与工况点效率的合理配合方面却易忽略。对此问题,现举出一个实例加以说明。某煤矿排水高度为Hsy 335 m ,正常调水量 Q 40 m3/h。该矿井特点是涌水量小,而排水高度较大。 311 水泵选择通过计算比较确定选取6GD675型水泵。 312 排水管径选择根据计算选取3种不同管径的排水管来进行比较,其结果见表1。表1 不同排水管径工况点参数比较排水管径 /mmmmQm/m3h - 1 Hm/mηm/ 1084493746310 13341554153496110 1595563425910 313 管路效率与排水设备效率计算已知ηc 0198 ,ηd 0193 ,η w 0196 ,根据上述公式进行计算其结果见表2。表2 不同排水管径的管路效率与排水设备效率比较排水管径 /mm 管路效率 ηg/ 排水设备效率η p/ 吨水百米电耗/ kWh t 100 - 1 10848916511401580 1334159610531301559 15959719521601566 由表1和表2可知,如果单比较工况点效率 ηm则排水管径为 1084的最高,而排水管径最大的 1595反而最低仅为0159。若看管路效率, 则排水管径为 1595的是最高,而排水管径 1084的却是最低。由此可见,如果孤立地来比较工况效率ηm和管路效率ηg的大小, 尚不能得到整个排水系统的最佳效率,则必须视ηm 和η g之乘积为最大值才是最佳设计方案。正如表1和表2中所示的排水管径为 133415 ,尽管其ηm和ηg值都不是最大,可两者的乘积却为最大值。 4 结论综上所述,提高煤矿排水设备效率,降低吨水百米电耗,提高经济效益,应采取以下有效措施 1在设计选型方面应优先选用新型高效水泵,并注意改善水泵的运行性能。既要寻求高效率的工况点,又要使管路效率最高。设计选型的关键之一就是求得工况点和管路效率的乘积为最大值。 2保证水泵始终在高效率点运行,既要尽量降低排水管路阻力,又要改善吸水管路特性,即尽量提高管路效率。如及时清垢;正确安装吸水管; 采用无底阀排水等。 3实行科学管理,降低运费。完善维检制度,提高水泵维检和装配质量,增强运行性能。适当加大水仓容量,采用高水位排水,创造水泵在较大流量下工作,并减少启动次数。尽量简化矿井排水系统,及时清理吸水井,防止杂物堵塞滤水器或水泵叶轮流道。在确保矿井安全生产前提下,确定合理开、停泵时间,尽量减少日负荷曲线的波动, 使大容量用电设备避开高峰而在低谷负载时运行。尽量在用电高峰之前将水排到最低位,高峰负荷时,停泵或少开泵并保持高水位排水。此外,还要定期测定水泵性能,保证符合完好标准。以上讨论分析旨在提高排水设备效率、降低排水电耗方面提出了初步看法,当然,在提高煤矿排水设备运行的经济性方面还有很多行之有效的措施,有待大家进一步尝试与探讨。参考文献 [1]严万生 1 矿山固定机械手册[ M]1 煤炭工业出版社, 19981 [2]程居山1 矿山机械[M]1 中国矿大出版社, 19971 [3]牛树仁1 煤矿固定机械及运输设备[M]1 煤炭工业出版社, 19911 [4]刘捷1 流体机械[M]1 煤炭工业出版社, 20041 作者简介汪浩19562 , 男,河南焦作人,河南理工大学高职学院高级讲师,研究方向矿山机械。收稿日期 20072072 30 05 第1期煤质技术2008年1月