关于煤矿中水环真空泵系统在线检测分析.pdf

2 0 2 0年第0 6期 关于煤矿中水环真空泵系统在线检测分析 霍 勇 山西潞安检测检验中心有限责任公司, 山西 长治 0 4 6 2 0 4 摘 要 水环真空泵以其显著的优势在煤矿领域中有非常广泛的应用, 其安全稳定运行对保障煤矿开采效率以及 安全有着重要作用。研究设计了煤矿中水环真空泵系统的在线检测方案, 可以对水环真空泵进行在线检 测, 基于检测数据分析结果能够及时掌握水环真空泵的运行状态, 及早发现问题, 并采取针对性措施解决 水环真空泵潜在的安全隐患, 提升其运行可靠性。 关键词 煤矿; 水环真空泵; 在线检测; 进气量; 排气量 中图分类号 T D 7 1 2. 6 3 D O I 1 0. 1 9 7 6 9/j . z d h y . 2 0 2 0. 0 6. 0 4 6 0 引言 近年来我国虽然在大力改革能源结构布局, 但煤炭 资源在整个能源结构体系中的关键地位并没有发生实质 性变化, 煤炭资源为我国社会经济的发展做出了卓越贡 献。随着社会经济的快速发展, 对煤炭资源的需求量越 来越大, 这对煤矿开采的质量和效率提出了更高的要 求[ 1 - 2]。但在实践过程中, 还是会经常看到关于煤矿相关 的安全事故报道[ 3]。水环真空泵与其他类型的真空泵相 比较存在一定优势, 使其在很多领域中得到了广泛应用, 在煤矿领域中同样如此[ 4]。煤矿中水环真空泵系统的正 常稳定运行对煤矿的安全有着重要影响, 有必要采取措 施提升水环真空泵系统的运行可靠性[ 5]。对水环真空泵 运行状态进行检测, 及时发现运行过程中存在的问题是 提升其运行可靠性的重要措施[ 6]。本文研究了水环真空 泵系统的在线检测方案, 对保障煤矿安全有一定的实践 意义。 1 水环真空泵系统在线检测方案 结合煤矿实际情况, 最终选择的水环真空泵系统检 测方案如图1所示。 图1 水环真空泵测点布置图 1 吸气压力和排气压力检测。吸气压力检测点位 于吸气管的位置2, 可以用于检测吸气压力的装置类型比 较多, 常用的装置包括液柱压力计、 瓦斯抽放综合检测仪 等。如果使用液柱压力计进行检测, 液柱压力计的读数 减去大气压所得结果即为吸气压力; 如果使用瓦斯抽放 综合检测仪进行检测, 装置读数就是吸气压力。排气压 力检测点位于排气管的位置2, 检测装置及其检测方法与 吸气压力检测方法一样。 2 气体流量、 温度和瓦斯浓度检测。气体流量检测 点位 于 吸 气 管 和 排 气 管 的 位 置2。国 家 标 准G B/T 1 3 9 2 92 0 1 0中描述的检测方法并不能进行在线检测, 结 合煤矿具体情况, 本研究通过瓦斯抽放综合检测仪完成 气体流量在线检测工作。温度检测点位于吸气管位置1, 可以将防爆型温度传感器提前安置在吸气管对应位置, 进而对气体温度进行检测。瓦斯浓度检测点位于吸气管 位置3, 将防爆型甲烷浓度传感器提前安置在进气管对应 位置, 进而对瓦斯浓度进行检测。 3 工作水温度和供水量检测。检测点全部位于位 置点5。其中, 分别通过红外温度计和超声波流量计实现 工作水温度和供水量的检测。 4 泵转速和电参数检测。泵转速检测点位于位置 6, 通过数字式激光转速表实现泵转速检测。电参数检测 点位于位置4, 通过电参数综合测试仪对电参数进行检 测, 利用二瓦特计法对交流电机输入功率进行检测。 5 泵的振动检测。测点位置的选择对检测结果有 非常重要的影响, 因此必须合理选择检测点。根据相关 标准规范, 振动检测点通常设置在出口法兰、 底座和轴承 座位置, 且将主侧点设置在轴承附近, 其他位置作为辅助 检测点。检测过程中需要对每个检测点在三个方向上的 振动情 况 进 行 准 确 测 量。通 过 测 振 仪 实 现 泵 的 振 动 检测。 6 泵的噪声检测。噪声检测点的位置会对检测结 果产生影响, 为了得到准确噪声检测结果, 本研究中对检 测点的位置规定如下 检测点与泵体在水平方向上的距 离控制在1 m。在竖直方向上, 如果泵的中心线与地面 间的距离没有超过1 m, 那么检测点与地面之间的高度 设置为1 m; 如果泵的中心线与地面间的距离超过了 1 m, 那么将检测点设置成与泵中心线同高。噪声检测系 统中包括的设备和设施, 比如电缆、 传声器、 滤波器等的 性能必须达到标准规范中的规定。在进行正式检测前, 321 工矿自动化 自动化应用 收稿日期 2 0 2 0 - 0 4 - 0 8 作者简介 霍勇 1 9 8 5 , 男, 山西省长治市襄垣县人, 本科, 毕业于华北科技学院安全工程专业, 助理工程师。 2 0 2 0年第0 6期 需要利用误差在0. 3 d B A范围内的声校准器对噪声检 测系统实施校准。检测完成后同样需要对噪声检测系统 进行校准, 确保整个检测过程的有效性。在对泵的噪声 进行检测时, 设置了多个检测点, 通常都是取多个检测点 的平均值作为最终的检测结果。 7 泵的轴承温度检测。轴承温度检测点取在轴承 外圈或轴瓦表面位置, 通过红外温度计对检测点位置温 度进行检测。 8 泵房及设施要求。煤矿在使用水环真空泵系统 时, 对泵房及其相关的设施有明确要求, 主要包括以下几 点①地面上的泵房必须用阻燃材料进行建造, 同时安装 好避雷设施。泵房位置与其他建筑物或进风井口之间的 距离必须大于5 0 m, 且建设围护设施禁止闲杂人等进 入。②泵房圆周2 0 m范围内不得堆放易燃易爆物品, 同 时需要为泵房配备必要的消防设施。③原则上所有的电 器设施和元件都使用矿用防爆型。④泵房需要配备自动 化检测系统, 实现流量、 压力和瓦斯浓度的自动化检测。 ⑤将泵房噪声控制在9 0 d B A范围以内, 且当噪声超过 8 5 d B A时, 需要采取措施对工作人员进行保护。 2 水环真空泵系统检测数据处理 通过上述检测方案检测得到的相关数据信息, 比如 电机功率、 吸入压力和排出压力等, 都需要进行标准化处 理。具体的换算方法可以参考国家标准G B/T 1 3 9 2 9 2 0 1 0, 标准化进气条件应该为 气体温度和相对湿度分别 为2 0 ℃和7 0, 大气压强为1 0 1. 3 2 5 k P a。 3 水环真空泵系统在线检测结果及其分析 3. 1 检测过程中泵突然被卡死 出现这种情况的原因主要有下面几点 泵体内部的 结构件和管道出现了严重的结垢现象, 导致内部结构无 法正常运转; 机械填料安装不满足要求; 水环真空泵停机 后长时间没有使用, 导致内部出现了锈蚀现象; 水环真空 泵在吸气过程中将杂质吸入泵体内部, 转子被杂物卡住 无法正常转动; 分配板与叶轮之间间隙太小, 导致两者之 间产生严重的摩擦; 轴承出现损坏无法正常工作; 供电系 统出现故障, 无法提供正常稳定的供电电源。 3. 2 水环真空泵的抽气量小, 负压低 水环真空泵在正常工作过程中, 不管是进气量还是 排气量, 都应该在额定气量的1 0范围内。如果经过 检测发现真空泵的抽气量比较小, 导致出现负压低的情 况, 其原因可能包括下述几点 泵的转速达不到要求, 造 成这种现象的原因可能是供电电压不足导致电动机转速 达不到额定值, 也可能是传动带出现打滑; 要求泵的主轴 转动速度控制在额定转动速度的3误差范围内; 供水 水温太高或者供水量不够, 导致循环水无法有效排出; 分 配板与叶轮出现严重磨损, 两者之间的间隙值太大; 密封 不良, 真空泵出现了泄漏问题。 3. 3 振动严重或噪声大 正常工作时, 水环真空泵的振动等级应该控制在D 级以内。噪声必须控制在9 0 d B A范围以内, 且当实际工 作时, 当噪声在8 59 0 d B A范围内时, 需要对工作人员 采取必要的防护措施。水环真空泵振动严重或噪声大的 原因可以归结为以下几点 主轴安装精度不达标, 存在偏 心问题; 地脚螺栓没有紧固牢靠, 或者在工作时出现了松 动现象; 吸气管和排气管的管壁厚度太小, 工作液体流量 太高。 3. 4 轴承温度过高 水环真空泵在工作时的温度与周围环境温度存在一 定关系, 通常轴承温度比周围环境温度高出3 5 ℃是正常 的, 但轴承温度不得超过7 5 ℃。轴承温度过高的主要原 因 轴承润滑不良; 轴承安装存在问题; 轴承已经出现损 坏, 需要更换。 3. 5 电机相关参数结果 为了保证电机安全, 电机输入功率必须控制在额定 功率以下, 电机的接地电阻必须小于4 Ω, 而绝缘电阻必 须超过0. 5 MΩ。 4 结论 当前阶段针对煤矿领域使用的水环真空泵系统缺乏 完备的检测规范, 但是对水环真空泵系统进行检测, 以确 保其安全稳定运行, 是保障煤矿安全的重要方法和手段。 利用本文所述的煤矿水环真空泵系统检测方案, 可以有 效检测水环真空泵系统的运行状态, 并对检测结果进行 分析, 及时发现运行过程中存在的问题。本文的研究对 提升煤矿水环真空泵系统的日常维护和管理水平具有重 要的实践意义。 参考文献 [ 1] 常江, 姬智, 张心伦.我国近现代煤炭资源型城市发展、 问 题及趋势初探[ J].资源与产业,2 0 1 9,2 12 3 - 1 1. [ 2] 李 国 志.浅 谈 煤 炭 资 源 的 有 序 开 采 与 煤 矿 安 全 生 产 [ J].内蒙古煤炭经济,2 0 1 71 0 9 8 - 9 9. [ 3] 周鹤.煤矿安全与采矿技术应用问题探讨[J].建筑工程 技术与设计, 2 0 1 82 7 4 1 3. [ 4] 高乐秀, 王莹莹.水环式真空泵在煤矿瓦斯气体抽放中的 应用选型探讨[ J].中国机械,2 0 1 61 0 2 5. [ 5] 张 慧 星. 2 B E C系 列 水 环 式 真 空 泵 在 东 曲 煤 矿 的 应 用 [ J].能源与节能,2 0 1 51 0 1 4 9 - 1 5 0. [ 6] 金纬.水环泵出力低的原因分析及处理措施[J].华电技 术, 2 0 1 8,4 01 0 3 0 - 3 2. 421 自动化应用 工矿自动化