矿用潜水电泵优化设计探讨

1、矿用潜水电泵优化设计探讨匕科杖爪矿用潜水电泵优化设计亮讨宁红铃（鄂尔多斯市神东工 程设计有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017209）造价氐，在煤矿排水中 被广乏，醒目前矿用激水电泵在具体的使用以及工作中存在寿命短、 效率葳且在矿井水灾事故的频率逐渐增加， 经常会出现抢险初期的积 水量大，要求采用大流量的排咏系统狱决问题，所以在潜水申泵需要 随着工作环境的改变而改变，这就意味着而且也极大的降矿用潜水电 泵：激水电泵系统的组成随着我国煤矿产业的快速发展，矿用潜水电泵的使用量增多，目前我国大型矿水电泵主要适用于抢险愎乙讨校撬 孀琶嚎罂采的不断向BT展，矿机发生水灾故也逐渐上升，当前对于 矿井下排邮的潜水

2、申泵仍然采用继电器控制系统，并且水泵的选择转换以及启动停止等都需要人工完成，这不仅降降低潜水电泵的工作效 率，而且非水系统的经济效益以及管理水平也直接影向抢险救灾的时 搁，因此此对矿用激水电泵进行优化设计是丞待解问题。1目前潜水电泵使用中存在的主要I问题大型的矿用潜水电泵的 主要作用是深井提水，潜水电泵的参数主要有扬程和流量， 但是在大 型矿用激水电泵在作业的过程中存在的主要）目前在矿井排咏系统中潜水申泵采用的继电器的控制的相对比较多，并且大型潜水电泵的启动停止以及串并联之间的切换需要采用人工切换，由于矿并下工作难Itb较大、线路tt较多，并且操作困难，从而造成矿井脉系统的工作效率不高、管理水

3、平低下，经济效益。在矿井水灾故发生的初期由于积水比较多， 在使用潜水电泵进行 抢险时，由于系统中双泵串联作业不能很好地实现大流 f水断排咏抢 险，在这种情况下如果将潜水电泵串联系统向并联进行转换时，需要消耗大的人力和，从将会延误抢胗搁，造成人身安全得不到保证以及 经济的大损失。在抢险的中后期，由于巷道tt较小，在抢险工作中潜水电泵的并 联作业需要向串联的形式进行锻，但是由于潜水电泵串联与并联之间 的转换需要人工进行，并且井下作业也tt较困难，这不仅影响抢险的 时期。通过上述问题可以得知在大型矿用潜水电泵主要用于矿井Hf水系统和矿井水灾事故中，所以概居潜水电泵的工作的情兄，采用现代 设计决理论）

4、，这种趣论主要是以技术系统为分析基础，以解决问题 为主要的任劳，以不断提高技术系统的理论为主要的目标，发明问题解决理论的创新方法提出1种大型潜水电泵优化设计方案：2.1潜水 电泵的系统的组成大型矿用潜水电泵系统主要有潜水电机和潜水泵 组成，在进行研究潜水电泵的过程中，贝！潜水电机和潜水泵就属于 潜水电泵的两个子系统，而生活、消防的给阆低尘褪粲谇彼绫玫某低 常绻谡庵理论的基础上进行设计提高潜水电泵的工作效率，则需要进行设计可跃变的潜水钅，此此设计的重点主要在于潜水电机和潜水 泵，根据Triz理22激水电泵的优化设计激水泵与电几位不同，可以 分为上泵式和下泵式，上泵式主要是指潜水泵在上面，电机在下

5、面，矿用翻作业采用这种潜水泵能够极大泵的径向尺寸，所以这种结构形式的激水电泵主要适用于小型作业潜水泵和井潘水申泵。下泵式潜水电泵电机在上面，泵在卜面，可以分为内装式和装式两种，内装式 结构的电泵输送的液体首先通过包围电机的环形通流道，并棋狱电机后在流出泵压出口这种结构形式的电泵即使是在吸水删干情兄下， 也不必担心电机的温度升高。由上图可以看出跃变的潜水电泵主要包括潜水泵和潜水电机两个部分组成，其中潜水泵主要有上泵和下泵两个部分组成，在断设计时，特水泵的上泵的吸水口通过道分 S!与下泵的出水的管口以及外 界连接，并且在进行连通下水泵的出水口膣和外界的管道时分分别应 该设计！个控制阀，而对于下泵的

6、出水口的另夕卜个管口应该通过总 出水口和管道进行连接，并且在管 8上面还需要进行设计控 m 23激 水电泵控制系统的设计在设计的过程中对于潜水电泵的控制系统主 要采厢排水管路上额测量传感器和PLC控制系统进行设计。而PLC控制系统主要是采用PLC的CPU为控制核心，以执行器和各种传感 器作为辅助控制系统，从而能够实现潜水电泵的实时控制， 并且还可 以通过潜水泵上下泵口的处的控制阀进行控制潜水申泵启停，从而能够实现潜水电泵串并联之间的自动转换。其切换控制模式如下图 PLC梯形图程序所示：在上图梯形图中，其中10.0主要是指安全水位S0,其中I01主要是指低水位S1; 10.2主要是指高水位S2,

7、 Q0.0 为闸口的开启控制开关 K1，Q0.2为闸门启控制开关K2, S1并联运 行控制开关，S2为串联工程技术运行控开关。其控制方式和控过称为：当监测系统检测到矿井下的水位达到S1的高度，控制阀K1和控制阀K3就会自动启，控制阀K2关闭，潜水电泵就会自动鹏圈僬 苟懒2.17.诵械淖刺泄朋鳎且并下水一部分从上泵的吸水口进入，然后经过上泵的叶轮升压后，水就会从下泵的出水口流出，对于另一部分 的水首先从下水泵的吸水口进入，然后经过下水泵的叶轮升压之后， 7水最后从下水泵的出水口流出，最后两部分的水汇聚在泵的总出水 口，并水电泵的扬程不变，流量tt单泵的勃ms如果监控系统检测到 矿下井水达到S2,

8、则控制阀K2开启，而控制阀K1和控制阀K3 , 就会关闭，这时潜水电泵就会自动切换为双泵的联动运行方式，并且水将会从下泵吸水口进入，然后下泵升随，水再从下泵的出水口中流 出，流出的水aaa道流入到上泵中，然后经过上泵的叶轮进行二次升 压，最后水从上泵的出水口到达总出水口排吐，这个过程中潜水电泵的流量不变，而水电泵的局提升到原来的一倍。如果当矿下的井水水位在 SO时，则潜水电泵就停止运行，从而 能够实现自动锻，自动调整水位，幽自动化的要求。通过以上分析可以得知在潜水电泵系统设十中根居实际需要酿7水泵控制阀使潜水电泵同时合理应用于矿井正湖I水系统和矿井水灾事故中，不仅能够提高水利模型的流量，提高扬

9、程，而且对是高水泵 的虽度、稳定性以及安全性具有重要的作用，从而满足矿井深水作业， 保证系统的安全经济的运行。在2010年7月河南某煤矿出现突水淹并的安全事故，在事故后 经贿关的专家进行分析和论证，然后在矿井中安装此明I水系统，在 本矿井中选择两台扬程为800m,流量为1000m3/h的潜水电泵作为本 矿井的排1水系统，然后采用Q345B作为排水系统的排水管路，截 止目前为止该系统B经安全稳定的使用10个月，未出现任何的故障 以及事故发生。通过工程实U ！可以得出在矿井中采用大型潜水电泵 优化系统不仅能够保证矿井安全稳定的运行额，而且对保证矿井工作 的人身安全，提高经济效益具有重要的作用和价值

10、。从目前国内大型潜水泵的使用情况来看，大型潜水泵能够狱决实 际应用中存在的诸多的I问题，而且能够极大的节省人力物力以及大 量的时时曰，采用此系统，不仅能够是高矿井抢险救灾排 I水的安全 可靠程度，而且对是高潜水电泵设备的自动化水平，促进矿井的经济效益，保证系统的安全运行具有重要的作呢价值。高传昌，注顺生。刘正勇大型潜水电泵接力排水系统运行工研究 排灌施卫东，孙新庆，陆伟刚。矿用潜水电泵性能正交试验。排灌机 械工程学报，仇成。创新问题解决理论（TRIZ ）在产品设计领域的 应用研究。南京：南京（上接第125页）从b可以看出，土壤电阻率 的变化随着土层深度的深呈凹型线酸化，在 8m左石深时，土壤电阻 率最，往后遂渐增大。通过第五节的数居分析我们可以得出：江滨土壤土壤电阻率具有 线性变化鹏，皆为表层土壤电阻率相对较