煤礦井下的排水設備噪聲控制技術

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摘要:煤礦井作業屬于地下作業，作業過程中會遭遇各種水體影響，因此必須通過排水設備來進行處理，否則無法開展工作。但很多煤礦井下排水設備都存在噪聲污染，如果這種現象長期存在，不但會對人的聽力造成影響，還容易使人無法專心作業，因此必須加以控制。簡要分析煤礦井下排水設備的噪聲成因，并針對性地提出噪聲預防控制技術，以期能為煤礦井作業有效開展提供一些建議。

關鍵詞:煤礦井;排水設備;噪聲控制

引言

煤礦井下排水設備噪聲的影響是多面性的，即除了會對工作人員身心造成負面影響外，還會對周邊環境及設備造成影響，如導致周邊土層出現共振，容易引起坍塌，導致設備共振，影響設備效率與能效等。由此可見，對煤礦井下排水設備噪聲進行控制非常重要。

1煤礦井下排水設備噪聲成因

煤礦井下排水噪音主要分為水力噪音和機械噪音兩類，一般來講水力噪音要比機械噪音響度大。水力噪音是由于水在葉輪的正反面施加的壓力不同，葉輪轉動速度不勻產生的。機械噪音則是因為泵的旋轉、軸承中的油膜震蕩以及軸承摩擦等產生的。簡單來說，煤礦井下排水設備的主要噪聲成因為水泵和電力部件。

1．1水泵

造成噪聲的機理有多種表現，如水泵葉輪、汽蝕現象、組件異常等。

1．1．1水泵葉輪目前，多數煤礦井下排水設備的水泵都是葉輪水泵，葉輪是水泵的重要部件，在水泵工作過程中，水泵中的葉輪在運轉中會不斷旋轉，雖然實現了排水，但也會受其他因素影響而出現噪聲，即煤礦井排出的水中一般都含有泥沙、細碎石塊等大量雜質，因此在水體攜帶這些雜質通過葉輪時，葉輪會與雜質進行摩擦或者膨脹，由此產生噪聲污染，且因為雜質量很大，所以這種噪聲具有持續性長或頻次較高的特征。除此之外，水泵基礎螺栓松動、泵軸彎曲、軸承磨損等也會產生噪聲。

1．1．2汽蝕現象汽蝕現象是煤礦井下排水設備水泵運轉中的常見現象，這種現象會導致水泵內部出現多個局部高壓區域，具體表現為小氣泡，而小氣泡無法持久，會在短暫時間內破裂，破裂時其內部壓力瞬間釋放，使得水體或空氣對周邊金屬表面進行打擊，由此產生噪聲，這種噪聲頻次、密集度高，同時對設備本身也會造成質量影響，可能導致設備損壞。

1．1．3組件異常當水泵的某個組件出現磨損、松動、彎曲、位移等異常現象時，水泵運轉帶來的振動力會導致該組件高頻率晃動，隨之與周邊物體發生撞擊，產生高頻次噪聲;排水管在輸送礦水至地面的過程中，如果管道內有大量空氣，會讓管路振動產生噪音;管路中的濾水器底閥增加吸水管阻力或者存有雜物，都會使水泵產生噪聲。組件異常是煤礦井下排水設備水泵出現噪聲最主要的因素。

1．2電力部件

在煤礦井下排水設備電力部件正常的狀態下，此類部件并不會產生噪聲，但如果電力部件異常，如電動機轉子不平衡、電流過載，則很容易產生噪聲。

1．2．1電動機轉子不平衡電動機轉子是一種軸承支撐的旋轉體，在電動機正常狀態下必須保持水平狀態(即平衡狀態)，但如果轉子的水平狀態被破壞，則說明其旋轉不規則，容易與周邊物體發生較大摩擦、碰撞，由此產生噪聲。同時在不斷的摩擦、碰撞中，電動機轉子水平狀態會不斷被破壞，易引起設備故障。

1．2．2電流過載根據電流傳輸原理可知，當電流傳輸速度過快、電流過大時會產生較大噪聲。因此當煤礦井下排水設備的某個電力部件出現電流過載時，電流傳輸速度過快、電流過大，就會帶來噪聲污染，同時電流過載具有安全隱患，必須引起重視。

2煤礦井下排水設備噪聲控制技術

2．1噪聲預防控制技術

煤礦井下噪聲非常嚴重，井下排水設備是造成井下噪聲的重要因素之一。研究煤礦井下排水設備噪聲控制技術，降低噪聲傳播有助于煤礦井下整個生態系統的噪聲控制，保護煤礦井下工作人員的身心健康，促進安全生產。為了預防煤礦井下排水設備出現噪聲，可以采用提高部件精度和部件性能的預防技術來進行控制。

2．1．1提高部件精度以煤礦井下排水設備水泵為例，在提高部件精度策略中，對水泵的各個部件進行處理。①對葉輪尺寸、精度、質量、材質以及相連結構進行改造，使其精度提升，這樣可以減小葉輪在旋轉時與雜質的接觸面，同時在材質改造上能夠降低噪聲分貝，實現噪聲預防控制。②針對氣蝕現象，調節水泵管道的吸入阻力、液體飽和壓力，使吸入阻力、液體飽和壓力盡可能減小，消除噪聲。③加強各組件的穩固度，避免或延緩它們出現磨損、松動、彎曲、位移等現象，由此可起到預防噪聲的作用。

2．1．2提高部件性能某些部件出現噪聲，與其本身的性能有一定關系，如在電氣部件噪聲成因中，電動機轉子不平衡、電流過載的出現都與其性能有關，因此在預防噪聲時，應當提高此類部件的性能。針對電流過載現象，在電源處安置電流控制裝置，確保電流始終符合標準，由此可預防噪聲。基于此，一方面要注意選材，增強零部件的硬度、剛度、耐磨性等性能。泵軸通常采用45鋼，以提高其耐磨性、抗沖擊性和減振性，避免軸承變形，減輕噪聲。葉輪要采用具有碳化物顆粒的合金鑄鐵、高鉻鑄鐵等增強葉輪的硬度和耐磨能力，在降低噪聲的同時還可以延長葉輪壽命。另一方面要注意部件的鍛造工藝，比如泵軸鍛造后球化退火、粗車后高溫時效和淬火后中溫回火，可以避免變形，確保精準度。

2．2控制管理技術

針對噪聲成因進行實時管理，避免某些成因產生，由此實現噪聲控制。大體可以分為煤礦井下排水設備監測和人工處理2個環節。

2．2．1煤礦井下排水設備監測可采用傳感器監測設備，通過傳感器獲取設備實時信息，如果發現某信息出現異常，則可以確認煤礦井下排水設備可能出現故障，并產生噪聲，這時可進入下一個環節。如采用振動率傳感器監測煤礦井下排水設備，可以依照設備標準振動率區間來進行判斷，如果實時振動率低于、高于標準區間，則說明設備可能存在組件異常、電動機轉子不平衡等物理性噪聲成因。

2．2．2人工處理根據監測結果可確認煤礦井下排水設備的狀態，在出現噪聲時間較短的情況下，工作人員必須第一時間對設備進行排查，找到主要成因位置，并對此進行處理，如更換零部件后，有必要對設備進行測試，如果依舊存在噪聲，則重復處理此步驟，直至消除噪聲。定期清理排水管路、水倉和沉淀池的積垢，并適當減少水泵啟停次數等來降低噪音。除此之外，還要加強對工作人員的培訓管理，提升專業能力和綜合素質，確保按照要求正常操作設備，避免水泵超時、超負荷工作，并嚴格按照規定定期進行大、中、小檢修，盡可能做到早發現、早檢修，盡量降低噪聲傳播。此外，還要加強對噪聲傳播途徑的控制，電動機、水泵等部件與地面或者底盤的交接處采用橡膠墊鏈接，以達到減振、隔振的效果。將噪聲較大的水泵房和變電所用隔音門隔開，切斷噪聲傳播途徑。同時將巷道壁設置成凹凸不平的表面，達到吸聲、降低噪聲的目的。

3結語

煤礦井下作業環境復雜多變，要給工作人員創造一個較為舒適的工作環境，以吸引更多高素質的專業人才。本文分析了煤礦井下排水設備噪聲控制技術，通過分析可知，該設備出現噪聲的成因很多，且某些成因還具有安全隱患，因此必須加以控制。文中提出了噪聲預防、管理控制技術，從多個角度實現噪聲的預防、消除控制。

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作者：閆振 單位：山西天地煤機裝備有限公司