浅谈潜水泵自身爆炸的原因及预防办法

 现有的普通矿用潜水泵,会发生自身爆炸——就像被加热的劣质高压锅那样自己爆炸,并已有炸伤炸残在场的人员的实例。随着潜水泵的迅速普及,潜水泵自身爆炸事故的危害性已经凸显,而且发生爆炸的频率大有上升趋势。面对爆炸,已有生产厂家在支付给爆炸受害人高昂的赔偿金之后立即转产。面对爆炸,有些使用单位不敢再用潜水泵。由此可见问题的严重性。但是,由于此类信息传播不畅,仍然没有引起各方面的足够警觉。

 潜水泵自身爆炸的原因,一般认为是产品质量事故,或是违章操作。但我们还发现:老式产品还有一个先天的致命缺陷——相当于高压锅没有泄压安全阀。

 跟踪调查发现,煤矿井下使用的潜水泵,一般用在采掘一线排煤泥渣或者含沙水。经常在复杂环境中远远偏离设计工况范围之外运转,经常过载而使电机温升超限。这种温升超限又会导致电机内的密封空气压力升高(气体的温度升高与压力升高的变化规律,遵守气体容积不变的波意耳—马略特定律)。虽然停机后可以冷却,但下次运转时温度又会升高。这样多次反复,使橡胶密封件老化而出现局部细微裂纹,使机械密封端面两侧出现高于设计规定的压差,最终导致电机进水。理论上讲“绝对”不存在,“绝对密封”也不存在。实践中,密封件(包括O型橡胶密封圈和机械密封)泄漏是必然的,质量区别只在于泄露量的大小。煤矿水质含沙,会促使密封件泄露量增加。电机过热也会促使泄漏量增加。一旦密封泄露,电机进水,温升后,电机主腔就会产生高于常压的水蒸汽。水蒸气的产生又会导致绕组的绝缘迅速下降,促使发热加剧。曾请教过有机化学专家,得知电机过热会使绕组绝缘材料的有机高分子链断开,释放出的气体中含有易燃气体;绕组过热还会使原有残存的有机挥发物得以挥发出来。这就使得电机主腔内既有高温高压水蒸气,又有易燃易爆气体混合在其中。这时若绕组绝缘击穿,产生电弧,高温高压水蒸汽吸收电弧放电释放的能量,吸收易燃易爆气体被电弧引爆释放的能量,叠加后产生难以估量的膨胀力,直到引发电机自身爆炸。

简单说,潜水泵“自身爆炸”最主要应具备以下条件:

1、密封的潜水电机实际已经变成一个不带安全阀的高压锅;

2、电机过载导致绕组过热;

3、电机内有水并且被加热成为高温高压水蒸气;

4、电机绕组短路击穿,产生电弧,高温高压水蒸气急剧升温升压,直到爆炸。

5、其它原因:线路无漏电保护,开关无过载保护或保护失效,缺相运转,电压过低,带病运转,等等。

其中电机过载发热的主要原因有:

1、潜水泵抽泥浆时,介质密度增大引起的过载。

   实测介质密度大于1.3,甚至达到1.5~1.6;而电机功率富裕系数较小(一般1.05~1.2)。

2、泵体内淤积泥沙,叶轮被制动引起的过载,电机则近乎在堵转状态运转。

3、转子轴孔的间隙以及叶轮口环的间隙被泥沙填充使转轴制动引起的过载。

4、个别厂家为了在竞争中压价取胜,人为减小电机功率。

5、缺乏法律规范的,行业统一的矿用潜水电机抗过载衡量标准,以至于市场竞争中缺乏标准基点。

    本来,只是一次平常的电机局部渗水烧坏绕组的事故,却引发了爆炸。如果爆炸发生在人员密集的场所,或有沼气、汽油等爆炸危险的环境,其后果不堪设想。

 目前,行业标准以及各家企业标准中的普通矿用隔爆型潜水泵的电机端盖大部分采用铸铁制造。因此,在潜水泵爆炸时,火光冲天,铸铁碎块四处飞溅,像炸弹一样具有杀伤力。

 如果潜水泵已经标明为“清水潜水泵”、“污水潜水泵”,要求使用单位只能排清水、污水,严禁直接用于排泥沙等。显然,不允许这种潜水泵直接应用到煤矿井下采掘工作面,因为万一情急之下用来排沙,不仅易损坏,而且同样具有自身爆炸危险。

 高压锅有泄压安全保险装置,而现有潜水泵从设计之初到今天大批量生产,从未预料到会有“自身爆炸”隐患, 因而从来没有采取过任何防范措施,而且至今尚未引起生产单位、使用单位、产品质量检验监督部门的关注。即便发生“自身爆炸”,也仅仅认为是偶然的个别现象。当前,诸如爆炸一台潜水泵这样的事故,与矿难相比,往往不了了之。然而, 随着煤矿市场的火爆,许多企业争先上马并自行开发矿用潜水泵,其功率也越来越大,(已经有45kW潜水泵自身爆炸了)。更大的潜在危害是:这些潜水泵已经有合法的身份证,正在不断扩大产量,源源不断流入市场。一次次的爆炸后“私了”,正孕育着更大的灾难。

 要根本解决潜水泵的爆炸隐患,首先应该象高压锅一样增加安全阀,其次是改用功率大的电机。

 矿用立泵(第四代排沙潜水泵)分别在电机储水室和双端面机械密封储油室外壁上各设置一道泄压安全阀。同时在电机下盖设有冷却良好的,专门防止水分流回主腔,并能防止水分蒸发的储水室。(储水室收集机械密封泄漏的水份,收集电机主腔的冷凝水,能在不解体的情况下,用放水小孔把收集的水分排出体外)。储水室与电机主腔之间用圆孔相联通,圆孔内设有隔爆管柱组件或只有隔爆圆柱件组成的防爆装置,以达到隔爆目的。

 矿用立泵的电机机座、上下端盖全部采用高强度的钢板焊接而成。机座、上下端盖、螺栓的强度均能承受规定的测试压力。经过六年的实践检验,证明排沙不会损害电机。

 矿用立泵的电机功率富裕系数一般为水泵额定功率的1.3~2倍,抗过载能力更强。(行业标准中的普通矿用隔爆型潜水电泵只有1.1倍。)

 采取以上措施之后,有效地解决了潜水泵自身爆炸的隐患。

   为彻底杜绝了煤矿潜水泵爆炸事故。应该将上述安全措施推广到所有矿用隔爆型潜水泵上。为了有效贯彻实施,还应该在《煤矿安全规程》中补充规定:要求矿用清水潜水泵、污水潜水泵、排沙潜水泵等都必须设有可靠的泄压安全阀,以确保潜水泵不再发生自身爆炸事故。同时,矿用产品检测检验部门须在检验标准中补充相应的检验项目,用以检验潜水泵安全保险装置的可靠性。


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