公溝煤礦主排水泵技術測定

1、主排水泵技術測定準格爾旗公溝煤炭有限責任公司2014年1月公溝煤礦主排水泵技術測定礦井主排水裝置是煤礦“四大件”主要設備之一，其耗電能居主要耗能設備之首。據(jù)國家統(tǒng)計，主排水泵用電量占煤礦全部生產用電量10.2%。因此，為了使主排水泵經濟、合理、低工耗、高效率運行；為使其安裝、維護、檢修、保養(yǎng)更趨科學化，及時準確的對礦井排水系統(tǒng)進行技術測定，獲得水泵運行的各種科學數(shù)據(jù)是十分必要的。下面是結合2008年2013年對我礦主排水泵的技術測定實踐。1有關電動機參數(shù)的測定首先選用了先進的GDPC-91A智能型多功能電能平衡測試功率、功率因數(shù)、電量累計與頻率等。其測量精度：電壓、電流為0.5級；功率因數(shù)為1

2、.2級；功率為1.5級。煤礦井下水泵電動機參數(shù)測試存在著特殊的問題，就是控制電機PB3-6GA系列高壓開關上無功率表，其內僅設有一個單相電壓互感器和兩個電流互感器，不具備直接測量三相功率的條件，給測試電機的電參數(shù)造成了一定的困難。1.1電動機輸入功率P1測試的兩種方法(1)電流叉接法測三相功率如圖1，借用開關內的電壓、電流互感器，將兩個電流互感器線圈首尾串聯(lián)，引出差電流，并且將電壓互感器原線圈兩端接線A、C相上，再用能平衡測試儀的單相負載測試功能將輸入功率P1取出，此功率P1即是三相功率值(接線注意：先停電，打開高壓開關柜，做驗電、放電試驗)。理論推導過程：參看圖1(b)可以推導出P1=3P單

3、相：P1=UACIACCOSUAOIAOCOS而=+30°=+30°則=代入上式。P1=UAOIAOCOS=3UAOIAOCOS=3P單相這種接線方法的優(yōu)點是，不用外配電壓電流互感器，操作簡單，方便省時；缺點是測量精度不高，誤差較大。測量時應注意同時讀取儀表讀數(shù)。如所測參數(shù)需要精度較高，建議采用下面的星接法測三項功率。(2)星接法測三相輸入功率P如圖2在高壓開關內，外設兩個同型號的電壓互感器PT(6000V/60V)，并接在A、B、C三相之間。A、C兩相電流用能平衡測試儀的兩個鉗型電流互感器引出即可。這里應特別注意PT和CT二次側的三相相序必須明確，以使同相鉗型電流互感器和

4、電壓采樣夾處于同一相序上。再利用能平衡測試儀將電動機三相電壓、電流、功率，累計電量取平均值打印輸出。理論推導過程參看圖2(b)。P1=UABIAOCOS(30°+)+UCBICOCOS(30°-) =UABIAOCOS30°COS-UABIAOSIN30°SIN+UCBICOCOS30°COS+UCBICOSIN30°SIN因為在數(shù)量上，UAB=UCB，ICO=IAO，所以，P1=2UABIAOCOS30°COS=3UAOIAOCOS=3P單相此方法的優(yōu)點是測試結果精度高，不受三相不平衡電流的影響；缺點是接線復雜，外接入兩個

5、電壓互感器，需在6kV高壓線上操作，必須經驗電、放電和找相序工序。1.2電動機定子直流電阻測算大功率電機定子直流電阻很小，一般的萬用表精度級不夠，所以我們采用了PC25型數(shù)字微歐計，此儀器不受機械振動與電磁干擾影響，精度0.1級。測電動機定子繞組電阻時，有條件最好將電機停止運轉16h以上。此時定子繞組溫度與室溫相同，所測電阻值就更精確。但在井下除備用泵的電機可行外，其它運行的泵很難實現(xiàn)這一點，通常電機剛停止轉動。斷開高壓電開關，用溫度計測定子鐵芯溫度tT(取23點)這樣tT+15就約為定子繞阻的實際溫度。在此同時，測出端電阻。測端電阻時，先打開電機接線盒蓋。驗電和放電后，用砂布將三相接柱打光，

6、以除去油污和氧化層，減小接觸電阻以提高定子直流電阻的測試精度。用PC25微歐計測出端電阻RAB、RAC、RBC：算術平均值re=(RAB+RAC+RBC)/3對Y接線，相電阻rx=(1/2)re對接線rx=(3/2)re將相電阻換算到75時的標準電阻值rw=(K+tw)/(K+t)x其中rw基準溫度下的定子繞阻的相電阻值；tw基準工作溫度(A、E、B級絕緣為75，F(xiàn)、H級為115)；t實際繞組溫度(實測)；K常數(shù)銅繞線，K=235，鋁繞組K=228。1.3電動機空載試驗電動機空載時，無功率輸出，輸入功率全部供電動機空載所需的功率損耗，既空載損耗P，其主要包括定子銅耗3I2orw，鐵耗Ptz和機

7、械損耗P1公式PO=3I2orw+Pti+P1(IO空載電流)。而定子機械損耗與鐵耗統(tǒng)稱為固定損耗即PO=Pti+Pj=PO-3I2Orw利用上述輸入功率測試法，同樣可測出電機空載時的電壓UO、電流IO功率PO，功率因數(shù)COS，這樣可求出PO值。為了求出負載時轉子銅耗，需把鐵耗與機械損耗分開，分別求其值。有關資料表明，鐵耗幾乎與外施電壓平方成比例。U1=0時無鐵耗。而機械損耗與電機的轉速大小有關。電動機空載特性試驗時，轉速幾乎不變，因此機械損耗可作為常數(shù)?；谏鲜鲈恚勺鞒鯬c與U21關系曲線Pc=f(U21)如圖4。這樣在額定電壓U1e所對應的PT1、Pj即為實際的鐵耗與機械損耗值。在煤礦

8、井下將聯(lián)軸器卸開后，電動機與泵軸脫離，只可測電動機空載的PO、IO、UO、COSO，而無法測繪出PC=f(U21)曲線。因為在井下沒有可變高壓調壓設備，要測繪c=f(U21)曲線，電壓得由7200V左右逐步降低，直到可能達到最低電壓(即電流開始回升為止時的電壓)。這樣可測量79點，取出每點的PO、IO計算出每點的PO值，就可作出PC=f(U21)相應的曲線；根據(jù)我局現(xiàn)有條件，利用機修廠四車間檢測設備，與其有關檢測人員配合，在19921993年間，共測繪過JSQ148-4、JS138-4、JSQ1410-4、JSQ158-4幾種型號。電機的空載PC=f(U21)曲線并作歷史技術資料在檔，以備今后

9、測試同類型號電機時參考比較。根據(jù)以上測出的各參數(shù)，即可算出帶負荷時定子銅耗Pt1=3I2rfw轉子銅耗Ptz=(P1-Pt1-Pt1)S，雜散損耗Pz=0.005Pe(I/Ie)2電機輸出功率P2=P1-(Pc+Pt1+Ptz+P2)。電機效率d=(P2/P1)100%負荷率K=(P2/P0)100%其中I定子電流；Pe電機額定功率。轉差率S=(n1-n)/n1)100%。2有關水泵參數(shù)測試2.1流量測點段排水管內、外徑測量由于礦井水是地下水，水內含鈣鎂離子濃度要比正常自來水高出許多倍，排水管路使用一個時期后，內壁會附有一定厚度的水垢(主要成份CaCO3、Mg(OH)2、MgCO3混合物)。同

10、時管外壁也會有保護漆層，銹污等。卷尺或卡尺直接量取管外徑時，測得的值一般要比外徑值大點，這樣先用手錘敲擊，然后用鏟刀、銼刀和砂布清除掉保護漆層、銹污等。再測外徑就比較準確。測排水管壁厚之前，先用銼刀砂布將管壁打出一小塊光面，再用超聲波測厚儀測其壁厚。因為此儀器不能測出管內壁垢厚，所以測流量時，與智能流量計人機對話，給電腦輸入的管壁厚應是實測金屬壁厚與垢厚之和，這樣測得的流量方能準確。垢厚可根據(jù)管路使用年限、水質情況、結合工作經驗估計。2.2水泵流量Q的測量水泵流量Q是水泵測試中的一個非常重要的參數(shù)，其測量準確程度直接影響水泵測試工作質量，測定流量方法很多。例如：水堰、噴咀、孔板法、差壓計、渦輪

11、流量、容積法等，但這些方法的原理、安裝、操作過程很復雜，測量誤差大，并且對移動測試，礦井井下的條件又難以實現(xiàn)。便攜式SP=2B智能超聲波流量計克服了上述困難弱點。超聲波流量計簡單原理是：用發(fā)射接收傳感器使超聲波在管內液體中傳播，通過液體使聲波頻率的改變差值變化輸入電腦來測得流體流速V，而流量Q是V與流水斷面S兩者之積，即Q=VS。而斷面S是通過人機對話，將管壁厚q外徑D輸入流量計電腦，通過關系式S=(D-2g)2/4自動計算出來。利用SP-2B超聲波流量計測泵流泵時，必須嚴格按說明書進行操作，以下兩點也應特別注意：其一，測點位置一定要選擇合理。為減少閘門調節(jié)，管路彎頭和變徑管造成的紊流，用泵的

12、大功率電機產生高強度電磁波對測流量的干擾影響。要求傳感器安裝位置選擇盡量遠離泵房和彎頭的直線管路上最好離泵房距離不小于30m，距彎頭變徑管不小于5m。其中安裝傳感器的直管段長為管外徑D+1200mm長以上，有條件盡量選長些。其二，流量測點直管段內水流必須滿管，并具有0.02MPa以上的壓力。因為水流不滿管，有一部分空氣混入并行，而空氣對超聲波起阻止作用。所以發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波射入管內時，被空氣隔斷，而接收傳感器接收不到超聲波信號。儀器就無法測量出流量。另外管內水的壓力太小，水流動過程中產生氣泡，影響超聲波導通。如排水管路靠近出水口的水平段上很易出現(xiàn)水流不滿管現(xiàn)象。彎頭、彎徑管閘閥附近水流不穩(wěn)

13、定，產生氣泡，因而測點應避開這種區(qū)段。2.3水泵出、入口壓力測量、壓力表的安裝及注意事項(1)為了保證測量精度，壓力表精度可以取0.25級，真空表可取0.4級?？紤]礦井主排水泵出、入口壓力脈動較大，選擇壓力表量程時，被測壓力應不超過壓力表上限的2/3，否則測量的誤差將會增大。(2)為了保證壓力表所測的是靜壓力，盡可能避免流動的動壓頭的影響，壓力表取樣管的管口截面應與被測水的流動方向平行，管口不應突出管道內壁；取樣點應選在有規(guī)定要求的直管段上。并且要求取樣點到壓力表的信號管盡可能短，最長不超過50m，取壓管的內徑不得小于35mm，否則會影響靈敏度。同時壓力表安裝處盡量與測點保持同一水平位置，以減

14、小液位差引起的誤差。(3)為了避免壓力急劇脈動與開泵時的壓力沖擊對取值不穩(wěn)和易損壞壓力表的影響，在取樣管上應加裝通斷閥門和阻泥器。安裝位置見圖5。泵開機時，將閥門3關閉，泵起動穩(wěn)定正常運轉后再慢慢開動閥門，待壓力表指針穩(wěn)定，視線垂直指針平面，取其壓力值P及負壓值Pm。2.4水泵參數(shù)測算過程(1)揚程H=10P+0.0136Pm+Z+(V2d+V2s)/2g。其中P水泵出水口靜壓Kg/cm2；Pm水泵吸水負壓mmHg；Z壓力表與真空表間垂高m；Vd水泵出水口流速m/s；Vs泵吸水口水流速m/s。如果泵出入水口管徑相等，則由Qd=Qs得Vd=Vs(V2d+V2s)/2g為零。否則，先測出入管的內徑再由V=4Q/(dn2)分別計算出、入口水的流速。(2)排水垂高Ha=he+hb。其中hs吸水井水面至泵軸線垂高m，在取其它參數(shù)的同時量取此值；hb水泵軸線至出水口垂高m，可用壓力表實測，也可查礦井設計資料；(3)水泵有效功率PT=QH/(60×102)其中礦井水密度Kg/cm2?？涩F(xiàn)場取礦井水樣，到實驗室用量杯量取其容積V，用天平量得容積V的礦井水重量G，可算出=G/N。(4)水泵效率b=PT/(P2c)100%c傳動效率。(5)管路阻力