煤矿井下的排水设备噪声控制技术

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摘要:煤矿井作业属于地下作业，作业过程中会遭遇各种水体影响，因此必须通过排水设备来进行处理，否则无法开展工作。但很多煤矿井下排水设备都存在噪声污染，如果这种现象长期存在，不但会对人的听力造成影响，还容易使人无法专心作业，因此必须加以控制。简要分析煤矿井下排水设备的噪声成因，并针对性地提出噪声预防控制技术，以期能为煤矿井作业有效开展提供一些建议。

关键词:煤矿井;排水设备;噪声控制

引言

煤矿井下排水设备噪声的影响是多面性的，即除了会对工作人员身心造成负面影响外，还会对周边环境及设备造成影响，如导致周边土层出现共振，容易引起坍塌，导致设备共振，影响设备效率与能效等。由此可见，对煤矿井下排水设备噪声进行控制非常重要。

1煤矿井下排水设备噪声成因

煤矿井下排水噪音主要分为水力噪音和机械噪音两类，一般来讲水力噪音要比机械噪音响度大。水力噪音是由于水在叶轮的正反面施加的压力不同，叶轮转动速度不匀产生的。机械噪音则是因为泵的旋转、轴承中的油膜震荡以及轴承摩擦等产生的。简单来说，煤矿井下排水设备的主要噪声成因为水泵和电力部件。

1．1水泵

造成噪声的机理有多种表现，如水泵叶轮、汽蚀现象、组件异常等。

1．1．1水泵叶轮目前，多数煤矿井下排水设备的水泵都是叶轮水泵，叶轮是水泵的重要部件，在水泵工作过程中，水泵中的叶轮在运转中会不断旋转，虽然实现了排水，但也会受其他因素影响而出现噪声，即煤矿井排出的水中一般都含有泥沙、细碎石块等大量杂质，因此在水体携带这些杂质通过叶轮时，叶轮会与杂质进行摩擦或者膨胀，由此产生噪声污染，且因为杂质量很大，所以这种噪声具有持续性长或频次较高的特征。除此之外，水泵基础螺栓松动、泵轴弯曲、轴承磨损等也会产生噪声。

1．1．2汽蚀现象汽蚀现象是煤矿井下排水设备水泵运转中的常见现象，这种现象会导致水泵内部出现多个局部高压区域，具体表现为小气泡，而小气泡无法持久，会在短暂时间内破裂，破裂时其内部压力瞬间释放，使得水体或空气对周边金属表面进行打击，由此产生噪声，这种噪声频次、密集度高，同时对设备本身也会造成质量影响，可能导致设备损坏。

1．1．3组件异常当水泵的某个组件出现磨损、松动、弯曲、位移等异常现象时，水泵运转带来的振动力会导致该组件高频率晃动，随之与周边物体发生撞击，产生高频次噪声;排水管在输送矿水至地面的过程中，如果管道内有大量空气，会让管路振动产生噪音;管路中的滤水器底阀增加吸水管阻力或者存有杂物，都会使水泵产生噪声。组件异常是煤矿井下排水设备水泵出现噪声最主要的因素。

1．2电力部件

在煤矿井下排水设备电力部件正常的状态下，此类部件并不会产生噪声，但如果电力部件异常，如电动机转子不平衡、电流过载，则很容易产生噪声。

1．2．1电动机转子不平衡电动机转子是一种轴承支撑的旋转体，在电动机正常状态下必须保持水平状态(即平衡状态)，但如果转子的水平状态被破坏，则说明其旋转不规则，容易与周边物体发生较大摩擦、碰撞，由此产生噪声。同时在不断的摩擦、碰撞中，电动机转子水平状态会不断被破坏，易引起设备故障。

1．2．2电流过载根据电流传输原理可知，当电流传输速度过快、电流过大时会产生较大噪声。因此当煤矿井下排水设备的某个电力部件出现电流过载时，电流传输速度过快、电流过大，就会带来噪声污染，同时电流过载具有安全隐患，必须引起重视。

2煤矿井下排水设备噪声控制技术

2．1噪声预防控制技术

煤矿井下噪声非常严重，井下排水设备是造成井下噪声的重要因素之一。研究煤矿井下排水设备噪声控制技术，降低噪声传播有助于煤矿井下整个生态系统的噪声控制，保护煤矿井下工作人员的身心健康，促进安全生产。为了预防煤矿井下排水设备出现噪声，可以采用提高部件精度和部件性能的预防技术来进行控制。

2．1．1提高部件精度以煤矿井下排水设备水泵为例，在提高部件精度策略中，对水泵的各个部件进行处理。①对叶轮尺寸、精度、质量、材质以及相连结构进行改造，使其精度提升，这样可以减小叶轮在旋转时与杂质的接触面，同时在材质改造上能够降低噪声分贝，实现噪声预防控制。②针对气蚀现象，调节水泵管道的吸入阻力、液体饱和压力，使吸入阻力、液体饱和压力尽可能减小，消除噪声。③加强各组件的稳固度，避免或延缓它们出现磨损、松动、弯曲、位移等现象，由此可起到预防噪声的作用。

2．1．2提高部件性能某些部件出现噪声，与其本身的性能有一定关系，如在电气部件噪声成因中，电动机转子不平衡、电流过载的出现都与其性能有关，因此在预防噪声时，应当提高此类部件的性能。针对电流过载现象，在电源处安置电流控制装置，确保电流始终符合标准，由此可预防噪声。基于此，一方面要注意选材，增强零部件的硬度、刚度、耐磨性等性能。泵轴通常采用45钢，以提高其耐磨性、抗冲击性和减振性，避免轴承变形，减轻噪声。叶轮要采用具有碳化物颗粒的合金铸铁、高铬铸铁等增强叶轮的硬度和耐磨能力，在降低噪声的同时还可以延长叶轮寿命。另一方面要注意部件的锻造工艺，比如泵轴锻造后球化退火、粗车后高温时效和淬火后中温回火，可以避免变形，确保精准度。

2．2控制管理技术

针对噪声成因进行实时管理，避免某些成因产生，由此实现噪声控制。大体可以分为煤矿井下排水设备监测和人工处理2个环节。

2．2．1煤矿井下排水设备监测可采用传感器监测设备，通过传感器获取设备实时信息，如果发现某信息出现异常，则可以确认煤矿井下排水设备可能出现故障，并产生噪声，这时可进入下一个环节。如采用振动率传感器监测煤矿井下排水设备，可以依照设备标准振动率区间来进行判断，如果实时振动率低于、高于标准区间，则说明设备可能存在组件异常、电动机转子不平衡等物理性噪声成因。

2．2．2人工处理根据监测结果可确认煤矿井下排水设备的状态，在出现噪声时间较短的情况下，工作人员必须第一时间对设备进行排查，找到主要成因位置，并对此进行处理，如更换零部件后，有必要对设备进行测试，如果依旧存在噪声，则重复处理此步骤，直至消除噪声。定期清理排水管路、水仓和沉淀池的积垢，并适当减少水泵启停次数等来降低噪音。除此之外，还要加强对工作人员的培训管理，提升专业能力和综合素质，确保按照要求正常操作设备，避免水泵超时、超负荷工作，并严格按照规定定期进行大、中、小检修，尽可能做到早发现、早检修，尽量降低噪声传播。此外，还要加强对噪声传播途径的控制，电动机、水泵等部件与地面或者底盘的交接处采用橡胶垫链接，以达到减振、隔振的效果。将噪声较大的水泵房和变电所用隔音门隔开，切断噪声传播途径。同时将巷道壁设置成凹凸不平的表面，达到吸声、降低噪声的目的。

3结语

煤矿井下作业环境复杂多变，要给工作人员创造一个较为舒适的工作环境，以吸引更多高素质的专业人才。本文分析了煤矿井下排水设备噪声控制技术，通过分析可知，该设备出现噪声的成因很多，且某些成因还具有安全隐患，因此必须加以控制。文中提出了噪声预防、管理控制技术，从多个角度实现噪声的预防、消除控制。

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作者：闫振 单位：山西天地煤机装备有限公司