基于壓力表和真空表讀數(shù)特征診斷礦井主排水系統(tǒng)故障
為了快捷診斷礦井主排水系統(tǒng)故障，根據(jù)礦井主排水系統(tǒng)工作理論，探討了真空 表、壓力表讀數(shù)變化與主排水系統(tǒng)常見故障的內(nèi)在聯(lián)系，提出了通過觀察真空表、壓力表的讀數(shù) 特征診斷礦井主排水系統(tǒng)常見故障的方法。
礦井排水系統(tǒng)發(fā)生故障時，勢必影響排水工作的正常 運行，嚴(yán)重時影響礦井正常生產(chǎn)，因此必須學(xué)會診斷故障 的基本方法，以求準(zhǔn)確、迅速地排除故障。診斷礦井排水 系統(tǒng)故障的方法很多，但最基本、最直接的判斷方法是觀 察水泵在工作時壓力表和真空表（簡稱‘‘兩表”讀數(shù)的不 同變化，從“兩表”讀數(shù)變化特征上診斷水泵和排水系統(tǒng) 是否發(fā)生了故障，以及發(fā)生了何種故障。
1.觀察“兩表”讀數(shù)特征診斷排水系統(tǒng)故障的基本原理
壓力表與真空表安裝位置示意圖如圖1所示，根據(jù)礦 井排水系統(tǒng)工作原理可知，水泵出口壓力表和進口真空表 的讀數(shù)值分別可以寫成：
Pr = y( Hp + Mp) (1)
Pz = y( Hx + AH.) (2)
式中Py——壓力表讀數(shù)值，Pa;
Y——水的重度，N/m3;
Hp——排水高度，m;
AHp 排水管路損失，m;
Pz——真空表讀數(shù)，Pa;
Hx——吸水高度，m;
AHx 吸水管路損失，m。
由式（1)、式(2)可知，壓力表讀數(shù)與排水高度與排水 管水力損失有關(guān)，而真空表讀數(shù)與吸水高度、吸水管水力 損失有關(guān)。礦井排水系統(tǒng)一旦安裝完畢，吸水高度Hx和排 水高度Hp就不會改變，因此，一旦兩表讀數(shù)發(fā)生異常，就 說明Mp、AH.發(fā)生了變化，也就說明吸、排水管路有可能 堵塞和流量發(fā)生了變化，而AH.的變化也同樣可以了解泵 的工作狀態(tài)是否正常。由此可見，可利用兩表讀數(shù)特征來判斷水泵和管路故障，再結(jié)合聲音和電流表的變化可幫助 進行準(zhǔn)確判斷。
2.利用“兩表”讀數(shù)特征對水泵和排水系統(tǒng)進行 故障分析
水泵和排水系統(tǒng)發(fā)生故障時的特點是壓力表和真空表 讀數(shù)同時發(fā)生變化，這是因為泵的流量和揚程是相互影響 的，吸入部位發(fā)生故障，影響排出過程；同樣，排出部位 發(fā)生故障也會影響吸入過程。所以，結(jié)合在判斷水泵和排 水系統(tǒng)故障時必須結(jié)合兩表的讀數(shù)特征。下面就兩表讀數(shù) 特征與排水系統(tǒng)故障進行分析。
2.1故障泵內(nèi)有空氣
兩表讀數(shù)特征：真空表和壓力表讀數(shù)都比正常時小，而 且常常不穩(wěn)定，嚴(yán)重時甚至降到零。其原因是泵內(nèi)進入空氣 之后，壓頭顯著降低，流量也急劇下降。水泵中混入少量空 氣有可能會正常工作，但不同水泵可引入的空氣量都有一定 的限量，引入太多則會使吸水管中水流中斷。水泵中混入空 氣與排水量在不同比例時的壓頭特性曲線如圖2所示，從圖 2中明顯看出水泵內(nèi)混入空氣對壓頭特性的影響。
泵內(nèi)進氣是由吸水系統(tǒng)不嚴(yán)密引起的，容易發(fā)生漏氣 的部位及原因有吸水管系統(tǒng)連接處不嚴(yán)、填料箱密封不嚴(yán)、 真空表接頭松動和吸水口離水面太近、淹沒水中過少等。
另外，吸水管和水泵安裝不正確，使吸水管最高處不 能完全充滿水，有空氣憋在里面，泵也有可能不能正常工 作，吸水管與水泵不正確和正確的安裝方法如圖3所示。
如果兩表讀數(shù)偏小，但比較穩(wěn)定，則往往是離心泵轉(zhuǎn) 速低或反轉(zhuǎn)造成的，要和水泵內(nèi)混入空氣區(qū)別開來。
2.2故障二：吸水管堵塞
兩表讀數(shù)特征：真空表讀數(shù)比正常大，壓力表讀數(shù)比 正常小。這是因為吸水管堵塞，吸水阻力增加，也就增大 了吸水真空度，所以真空表讀數(shù)比正常大。同時，由于流 量減小，排水阻力便減小，因此壓力表讀數(shù)比正常小。
吸水管堵塞容易發(fā)生的部位及原因有：吸水管插入太 深，由于吸水井淤泥太多，沒有及時清理，底閥與泥接觸; 濾網(wǎng)太臟；底閥未能全打開等。
2.3故障三：排水管堵塞
兩表讀數(shù)特征：壓力表讀數(shù)比正常大，真空表讀數(shù)比 正常小。這是因為排水管堵塞，使排水阻力增大，因而壓 力表讀數(shù)上升。又因排水管阻力增大，使流量減小，故真 空度下降，真空表讀數(shù)變小。
排水管堵塞使排水系統(tǒng)發(fā)生故障，容易發(fā)生該故障的 部位及原因是排水閘閥未打開或開錯閥門。
2.4故障四：水泵葉輪堵塞
兩表讀數(shù)特征：壓力表和真空表讀數(shù)均比正常讀數(shù)小。 這是因為葉輪堵塞后，都會使揚程曲線明顯收縮，則工況 點向流量小的方向移動，揚程減小，故壓力表和真空表讀 數(shù)均比正常時小。
葉輪流道堵塞時，水泵性能曲線如圖4所示，I為正 常的揚程特性曲線，其工況點為1; n為葉輪部分堵塞時的 揚程特性曲線，工況點為2; m為葉輪中的三條葉道全部堵 塞時的揚程曲線，工況點為3。從圖4中可明顯看出，葉輪 堵塞時，壓頭降低，其效率也降低。
2.5故障五：排水管破裂
兩表讀數(shù)特征：一般是壓力表讀數(shù)下降，真空表讀數(shù) 突然上升。這是因為排水管破裂后，排水管阻力減小，使 流量增大，從而造成真空度上升。從‘‘兩表”讀數(shù)特征看， 同吸水管堵塞時真空度增大、壓力表讀數(shù)下降情況一樣， 但是排水管破裂往往是突然發(fā)生的，因此“兩表”讀數(shù)變 化比吸水管堵塞時要快一些。另外，流量增大會引起負(fù)荷 增大，可從聲響、電流表讀數(shù)的變化與吸水管堵塞引起負(fù) 荷降低的情況加以區(qū)別。在這種情況下，應(yīng)立即停泵，查 明原因。
排水管破裂的原因主要是管路質(zhì)量不高、鋼管銹蝕嚴(yán) 重、操作中猛開猛關(guān)閘閥而引起水擊等。但是，最根本的 原因是思想上麻痹大意。只要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，認(rèn)真檢 查管路的銹蝕情況，并定期試壓，就能避免事故的發(fā)生。
2.6故障六：水泵產(chǎn)生汽蝕
兩表讀數(shù)特征：一般來講，泵產(chǎn)生汽蝕時，真空表和 壓力表讀數(shù)常常不穩(wěn)定，比正常小，有時甚至降到零。但 由于引起泵產(chǎn)生汽蝕的直接原因不同，所以兩表的變化規(guī) 律也不完全相同。
1)如果是吸水管嚴(yán)重堵塞時，使真空表讀數(shù)增大，但 真空度過大，超過泵的允許吸上真空度時，便會引起汽蝕，這時真空度降低，甚至降到零。
2）如果是水泵的允許吸上真空度本來就低（有可能是 泵安裝位置過高），剛打開排水閥就可能產(chǎn)生汽蝕，這時真 空度不一定先增加后降低，往往是一開始就低下來，甚至 為零。
3）如果排水管破裂發(fā)生在泵站的附近時，使真空表讀 數(shù)增加太多，超過了泵的最大允許吸上真空度而產(chǎn)生汽蝕， 這時真空表讀數(shù)的變化情況是突然升高后又立即下降。
水泵發(fā)生汽蝕時，就會出現(xiàn)振動和噪聲。同時，因為 在水流中有氣泡，所以水泵的排水高度也會有降低。隨著 汽蝕現(xiàn)象程度的嚴(yán)重，氣泡大量地產(chǎn)生，最后造成斷流， 這時水泵的吸水高度、功率、效率迅速下降，甚至吸不上 水來。因此要防止水泵在工作時發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，其主要措 施可從兩個方面入手：①在吸水系統(tǒng)的設(shè)計和安裝方面， 一是盡量減小吸水管水頭損失，即減少吸水管長度、減少 吸水管附件（如底閥）、增大吸水管直徑；二是減小實際安 裝高度，保證合理的吸水高度，在實際安裝中，一般礦用 離心式水泵安裝的吸水高度不超過6m。②在操作使用方 面，減少吸水管路損失，具體方法是關(guān)小泵排水閘閥，使
系統(tǒng)的流量（流速）減小，吸水管的水頭損失隨之減小。
3.結(jié)語
從以上分析可以看出，水泵和排水系統(tǒng)故障都能從真 空表和壓力表的讀數(shù)變化中反映出來，因此，觀察‘‘兩表” 讀數(shù)變化特征，再結(jié)合實際情況進行具體問題具體分析， 就能準(zhǔn)確診斷水泵和排水系統(tǒng)的故障，從而找出相應(yīng)的處 理措施，保證排水系統(tǒng)安全、高效運行。
