主排水泵电机效能优化技术研究与应用

摘 要：通过将煤矿主排水泵电机的冷却方式由风冷升级改造为水冷方式，达到了适应频繁启动的需要，节省电能，高效运行，结构紧凑，过载能力强，使用寿命长，能量回馈和电制动好的效果。

关键词：主排水泵；电机；效能优化

1 研究背景

矿井水害是制约煤矿发展的主要因素，采矿中发生的地质灾害严重威胁着煤矿的安全生产，为了井下工作人员的安全和矿井的正常运行，优良的排水系统是非常关键的，因此，主排水泵在煤矿安全生产中占有非常重要的位置。于此同时，排水泵选择不当，将导致泵在工作中的流量偏大或偏小，扬程偏低或偏高，这样在使用上不仅不能满足生产要求，而且效率较低，寿命较短，容易造成浪费和损失。如何保证水泵的工作能力保证在20小时内排出24小时的正常涌水量，并且保证工作和备用水泵的总能力在20小时内排出矿井的最大涌水量，这就需要我们在水泵的使用和选型上多下功夫。我矿主排水泵电机的冷却方式为风冷，冷却效果受环境的影响大，受灰尘的干扰程度大，冷却效果不明显，负载效率低，直接导致电机的超温报警现象频繁发生，且运行时间短，冷却噪音大，烧坏电机经常发生。经过现场的实际勘查，决定将主排水泵电机升级改造为水冷方式。

2 改造方案

水冷电机的技术指导路线：理论分析→散热管打压试验→散热器与电机壳体密封技术→接线盒与电机壳体密封技术→电机转子轴密封技术→机壳内防潮技术→整体装置装配现场试验。

在改造过程中，我们在每个分项，分部工程开工以前，做好了充分的准备工作，分别进行了设计交底，图纸会审，工程定位，措施检查，要求所有材料/成品/设备必须有出厂合格证或检验报告并填写《工程材料/构配件/设备报审表》， 对无缝钢管管路安装、配水闸阀、逆水阀、截止阀、气水两用喷射泵、水泵房照明电器安装等重要部位施工过程中，相关人员全方位的监督、检查、控制，使工程质量在事前、事中、事后得到有效地控制，保证了工程质量。

3 改造后的运行与维护

首先将-430泵房的1台电机进行相应的改造。将1台YKK500-4（1120KW）系列电机，改造为矿用一般型，由风冷方式改造为水冷方式，保持原电动机功率、能耗等各项性能不变，达到国标GB/T12173-2008《矿用一般型电气设备》标准，电动机防护等级提升为IP55，保证电动机内腔空气与电动机壳体外空气隔离。经改造运行效果良好，随后，对泵房的其他电机进行相应的改造。

（1）对散热管系统进行清理及打压试验，对散热管试验不合格的进行更换，达到通风系统最佳通风量。

（2）将散热器改装加固与电动机壳体密封，增强观测孔处和电动机壳体的密封。

（3）改装更换对接线盒与电动机壳体及接线柱密封。

（4）对电机转子轴旋转部分，改装增加机器密封结构和增加其他密封。

（5）要求每班运行人员对水仓，吸水井、水位、管路、电机及其他辅助设备依次进行检查，记录清楚电机的运行状态。

（6）对每台水泵的运行时间和连续运转时间进行详细的记录。

（7）对各发热部位的温度是否超限进行技术的测定（滑动轴承不大于65℃，滚动轴承不大于75℃，电机温度不大于规定温度。

（8）每天进行检查电机的运转效果是否正常，各个部件是否有烧坏、磨损过限和发生火花的现象。确保运行、维护效果良好。

4 效果

经过改造，水冷电机因没有外风叶，机械损耗较低。主机散热较好，电机温升低，有效的提高了电机的功率，成功的解决了电机超温现象。而且节能效果较明显，平均节约用电约10%。现场泵房配备排水泵电机3-9台，早、中班不开泵，排水集中在夜班，开泵只需启动一台泵，可将现场电机拆除后进行改装，无需增加初期投资。现场运输环节便利，便于运输安装。水冷电机为无刷结构，负载特性优异，低速性能好，启动转矩大，启动电流小，适应频繁启动的需要，节省电能，在整个速度范围内，水冷电机均高效运行，结构紧凑，过载能力强，使用寿命长，能量回馈效果和电制动效果好。在同行业中能得到较普遍的应用和推广，达到了预期的效果，同时大大减少了职工的工作量和劳动强度。

5 结语

该项目的改造，使冷却水做到了重复利用，就地取材，杜绝了风冷电机带来的各种弊端，有效的降低了噪音和环境污染，保证了生态环境的良性、健康发展。

作者简介：李岩（1979-），男，毕业于山东科技大学自动化专业。