1、,礦山固定機械與運輸設(shè)備,主講教師：李鳳琴,河南工程學院 安全工程系,第五章 礦井排水設(shè)備,學習目標： 通過本章學習，了解礦井排水設(shè)備，特別是D型離心式水泵的作用、特點、分類、結(jié)構(gòu)、組成、性能及工況分析，掌握礦井排水設(shè)備的選型計算。能夠維護、檢查它們的運行，并能解決運行中遇到的基本問題。 重點： D型離心式水泵的結(jié)構(gòu)及工況點的調(diào)節(jié)方法。 難點： 礦井排水設(shè)備的選型計算。 學時分配：,學習目標、重點與難點,本章內(nèi)容,第四節(jié) 離心式水泵的聯(lián)合工作,第五節(jié) 刮板輸送機的安裝、運轉(zhuǎn)、維護及故障處理,第三節(jié) 離心式水泵性能與工況分析,第二節(jié) 離心式水泵主要結(jié)構(gòu),第一節(jié) 礦井排水設(shè)備概述,第五節(jié) 離心式水

2、泵的調(diào)節(jié),第六節(jié) 礦井排水設(shè)備的選型計算,第七節(jié) 礦井排水設(shè)備的操作與運行、維護及故障處理,第一節(jié) 礦井排水設(shè)備概述,雨雪季節(jié)涌水量最大， 稱為最大涌水量； 在其余季節(jié)涌水量， 稱為正常涌水量。,一、礦井排水設(shè)備發(fā)展概況,絕對涌水量是指單位時間 內(nèi)涌入礦井的水的體積； 相對涌水量是指同一時期 內(nèi)相對于單位煤炭產(chǎn)量的 涌水量。也稱含水因數(shù)。 用Ks表示。,二、礦井排水系統(tǒng),礦井排水系統(tǒng)由礦井深度、開拓系統(tǒng)以及各水平涌水量的大小等因素來確定。 常見排水系統(tǒng)有集中排水系統(tǒng)和分段排水系統(tǒng)兩種。,1. 集中排水系統(tǒng),集中排水系統(tǒng),鉆孔下排水管排水系統(tǒng),二、礦井排水系統(tǒng),2.分段排水系統(tǒng),二、礦井排水系統(tǒng)

3、,分段排水系統(tǒng),三、礦井排水設(shè)備組成,礦井排水設(shè)備由水泵、電動機、啟動設(shè)備、管路及管路附件、儀表等組成。,礦山排水設(shè)備示意圖,1-離心式水泵；2-電動機； 3-啟動設(shè)備；4-吸水管； 5-濾水器；6-底閥； 7-排水管；8-調(diào)節(jié)閘閥； 9-逆止閥；10-旁通管； 11-引水漏斗；12-放水管； 13-防水閘閥；14-真空表； 15-壓力表；16-放氣栓； 17-吸水井,第二節(jié) 離心式水泵,一、離心式水泵分類,1.按葉輪數(shù)目分,2.按吸入方式分,單級單吸水泵,雙吸泵,一、離心式水泵分類,3.按泵殼接縫形式分,分段式水泵,水平中開式,一、離心式水泵分類,4.按泵軸位置分,一、離心式水泵分類,二、離

4、心式水泵工作原理,離心式水泵簡圖 1-葉輪；2-葉片；3-泵軸；4-外殼；5-吸水管； 6-濾水器底閥；7-排水管；8-漏斗；9-閘閥,優(yōu)點： 轉(zhuǎn)數(shù)高、 體積小、 質(zhì)量輕、 效率高,1. D型離心式水泵主要部件,D型多級離心水泵結(jié)構(gòu)圖 1-柱銷彈性聯(lián)軸器；2-軸；3-滾動軸承；4-填料壓蓋；5-吸入段；6-密封環(huán)；7-中段；8-葉輪；9-導葉； 10-導葉套；11-拉經(jīng)螺栓；12-葉出段；13-平衡套；14-平衡盤；15-填料函體；16-軸承,1）轉(zhuǎn)動部分,轉(zhuǎn)動部分主要有泵軸、葉輪、平衡盤和軸承組成，葉輪和平衡盤裝在 泵軸上，泵軸支撐在兩端的軸承上，在電動機的帶動下一起轉(zhuǎn)動。,（1）葉輪,閉式

5、及半開式葉輪 1-前盤；2-后盤；3-葉片；4-輪轂,葉輪作用：靠離心力的作用把能量傳遞給水，以提高水的動能和壓力能。,（2）平衡盤,軸向推力產(chǎn)生原理,平衡裝置示意圖 A-平衡盤；B-平衡盤室；C-平衡盤襯環(huán)（平衡座）；D-末級葉輪,D,（2）平衡盤,2）固定部分,固定部分主要包括進水段、中段和出水段等部件，用拉緊螺栓連接。 吸水口為水平方向并位于進水段，出水口為垂直方向并位于出水段。 （1）進水段 將吸水管中的水均勻地引向第一級葉輪入口，降低流動損失。,（2）中段,導水圖 1-導水葉片；2-返水（反導）葉片,（3）出水段,螺旋形膠環(huán)形壓出室,收集最后一級葉輪流出的高壓水，并以最小的損失把水均

6、勻地引至出口。 同時在擴散管中將水的一部分動能（動壓）轉(zhuǎn)化為壓力能（靜壓）。,3）密封部分,（1）葉輪密封,密封環(huán) 1-葉輪；2-大口環(huán)；3-小口環(huán)；4-泵殼,（2）吸水側(cè)和排水側(cè)密封,吸水側(cè)填料密封結(jié)構(gòu) 1-填料壓蓋；2-進水段；3-軸套；4-壓蓋螺栓；5-水封環(huán)；6-填料,4）D型泵型號意義,2. IS（B）型離心式水泵的主要部件,IS型水泵是單吸、單級、懸臂式離心泵。輸送清水或物理化學性質(zhì)類似于水的液體， 液溫不得起過80。其流量范圍為4.5360m3/h，揚程為898m，可供小型礦井 或采區(qū)局部排水及井底水窩排水等使用。,IS型離心泵構(gòu)造簡圖,特點： 體積小，重量輕， 結(jié)構(gòu)簡單，工作

7、可靠，零部件少， 易于加工和維護。,第三節(jié) 離心式水泵性能與工況分析,一、離心式水泵性能參數(shù),主要性能參數(shù)有：流量、揚程、功率、效率、轉(zhuǎn)速和允許吸上真空度等。 流量指單位時間內(nèi)水泵排出液體的體積。用Q表示，單位為m3/s或m3/h。 揚程指單位重量液體獲得的能量。用H表示，單位為m。 H=（P1-P2）/ 功率水泵在單位時間內(nèi)所做功的大小。用N表示，單位為kW。 效率指水泵有效功率與軸功率的比值。用表示。 轉(zhuǎn)速指水泵軸和葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，用n表示，單位為r/min。 允許吸上真空度指水泵在不發(fā)生汽蝕的條件下，水泵吸水口所允許的真空度。 用Hs表示，單位為m。,二、離心式水泵管路特性,排水系統(tǒng)示

8、意圖,從流體力學知，阻力損失等于沿程阻力損失Hwf和局部阻力損失Hwj之和。,二、離心式水泵管路特性,管路特性曲線,二、離心式水泵管路特性,三、離心式水泵工況點,離心式水泵的工況點 1-功率特性曲線；2-揚程特性曲線；3-管路特性曲線； 4-效率特性曲線；5-允許吸上真空度曲線,四、離心式水泵正常工作條件,離心式水泵 正常工作條件,經(jīng)濟工作條件,穩(wěn)定工作條件,不發(fā)生汽蝕工作條件,l. 穩(wěn)定工作條件,泵穩(wěn)定工作條件,泵穩(wěn)定工作條件是：0.9H0Hc,2.經(jīng)濟工作條件,泵經(jīng)濟工作條件及工業(yè)利用區(qū),水泵經(jīng)濟工作條件為：M（0.850.9）max,3.不發(fā)生汽蝕工作條件,水泵入口處的壓力 當時水溫下的

9、飽和蒸汽壓。,第四節(jié) 離心式水泵聯(lián)合工作,一、串聯(lián)工作,同型號兩臺水泵串聯(lián)揚程特性曲線,二、并聯(lián)工作,同型號兩臺水泵并聯(lián)揚程特性曲線,第五節(jié) 離心式水泵調(diào)節(jié),一、離心式水泵調(diào)節(jié)方法,改變水泵特性曲線 改變管道特性曲線,調(diào)節(jié)方法,二、改變水泵特性曲線,1.改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法,改變水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法,更換為所需轉(zhuǎn)速和功率電機； 采用調(diào)速電機時可以把速度 調(diào)整為所需轉(zhuǎn)速。,2.減少葉輪數(shù)目,減少葉輪數(shù)目，水泵揚程特性曲線則相應(yīng)下降，工況點隨之變動。如果排水所需總揚程為H ，每一級葉輪產(chǎn)生的揚程為Hi，則所需要的葉輪數(shù)目為：,3.削短葉輪葉片長度,按切削定律進行計算如下式：,實際切削量按下式計算：,三、改變管

10、道特性曲線,1.閘門節(jié)流法,閘門節(jié)流法是通過改變水泵出口處的閘閥開啟程度來改變排水管路的阻力， 從而改變管道特性曲線，達到調(diào)節(jié)工況點的目的。,閘門節(jié)流調(diào)節(jié)法,2.管路并聯(lián)調(diào)節(jié)法,并聯(lián)管路調(diào)節(jié),使工作管路和備用管路并聯(lián)工作，以增大過流斷面，降低 管路的阻力，使工況點右移增大流量。,第六節(jié) 礦井排水設(shè)備選型計算,一、水泵的選擇,煤礦安全規(guī)程對主要排水設(shè)備水泵的要求是： 必須有工作、備用和檢修的水泵。工作水泵的能力，應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量。備用水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的70%。工作和備用水泵的總能力應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的

11、25%。,一、水泵的選擇,1.水泵必須的排水量,1）正常涌水時水泵必須的排水量,2）最大涌水時水泵必須的排水量,2.水泵必須的揚程,q-礦井正常涌水量，m3/h。 qmax-礦井正常涌水量，m3/h。 Hp-排水揚程，m； Hx-吸水高度，m； g-管路效率,3.選水泵,選擇多級泵時級數(shù)的確定：,4.穩(wěn)定性校驗,Hc0.9H0,5.確定水泵臺數(shù),1）正常涌水時工作水泵的臺數(shù),2）備用水泵的臺數(shù),n20.7n1,3）檢修水泵的臺數(shù),n30.25n1,二、管路系統(tǒng)及管徑的選擇,1.管路系統(tǒng)的確定,管路系統(tǒng)根據(jù)所選水泵臺數(shù)及管路的趟數(shù)確定。,2.管徑的選擇,1）排水管內(nèi)徑,2）吸水管內(nèi)徑,排水高度4

12、00m，選擇較薄的管壁，管壁承壓強度不需要校驗； 排水高度400m，選擇較厚的管壁，管壁承壓強度需要校驗。,-標準排水管壁厚，cm； dp/-標準排水管內(nèi)徑，cm； s-材料許用應(yīng)力； p-排水管內(nèi)液體壓力； C-附加厚度。,3.計算管路特性方程,H=Hc+RQ2,4.確定水泵工況點,5.確定最大吸水高度,6.校驗排水時間,正常涌水時，水泵每天工作的時間為：,最大涌水時，水泵每天工作的時間為：,7.電動機容量的驗算,8.電耗計算,年電耗計算公式如下：,噸水百米電耗計算公式如下：,第七節(jié) 礦井排水設(shè)備 操作與運行、維護及故障處理,一、礦井排水設(shè)備運轉(zhuǎn)及操作,1.啟動前的檢查與準備,1）清除泵房內(nèi)

13、一切不需要的東西。 2）檢查所有螺栓是否松動、管路連接是否緊固。 3）檢查電源電壓是否正常，接地線是否良好。 4）檢查全部儀器、儀表及閥門是否正常。 5）潤滑油質(zhì)量是否符合要求，油量是否適當，油環(huán)轉(zhuǎn)動是否靈活正確。 6）檢查電動機的接線、轉(zhuǎn)向是否正確。 7）轉(zhuǎn)動偶合器，看其是否靈活，偶合器的間隙是否符合規(guī)定。 8）用盤車檢查水泵與電動機是否自由轉(zhuǎn)動，檢查后向水泵和吸水管內(nèi)注 灌引水，灌滿后關(guān)閉放氣閥。,2.啟動,1）通過檢查確定水泵完全正常后，向水泵沖灌引水；引水滿后，關(guān)閉放氣閥，啟動電動機；電動機轉(zhuǎn)速達到正常后，打開調(diào)節(jié)閘閥。 對于無底閥排水水泵的啟動，用射流泵或真空泵向水泵沖灌引水；引水是

14、否灌滿，應(yīng)觀察真空表；當達到要求的真空度時，啟動電動機；電動機轉(zhuǎn)速達到正常后，打開調(diào)節(jié)閘閥。 2）在啟動幾分鐘后，須檢查水泵軸承、填料箱和電動機的溫升。當某一部件溫升很高時，應(yīng)停泵查明原因。如果溫升的問題未能得到迅速處理，必須開動備用水泵。,3.運行,1）注意各部聲響及振動情況，特別是有無由于汽蝕而產(chǎn)生的噪聲。 2）檢查各部螺栓及防松動裝置是否完好，有無松動。 3）經(jīng)常注意電流、電壓的變化。當電流超過額定值或電壓超過額 定值的5%時，應(yīng)停止水泵運行，檢查原因，進行處理。 4）檢查軸承溫度是否正常，潤滑是否良好。 5）經(jīng)常觀察壓力表、真空表及吸水井水位變化情況。以確定水泵 的揚程是否滿足要求，水

15、泵是否有汽蝕現(xiàn)象。 6）檢查水泵填料(盤根)的密封情況，檢查填料箱的溫度是否正常， 填料壓緊程度是否合適。 7）檢查回水管是否暢通、水量是否正常；檢查吸水井水位變化情 況，底閥或濾水器應(yīng)在水面以下0.5m。 8）填寫運行記錄。準確填寫運行記錄，定期總結(jié)，一般幾個月就可 以得到水泵是否需要維修的可靠資料。,4.停機,1）首先關(guān)閉排水管上的調(diào)節(jié)閘閥，然后再關(guān)閉電機。泵停止后，關(guān) 閉真空表和壓力表。不然，就會因逆止閥的突然關(guān)閉，而使水流 速度發(fā)生突變，產(chǎn)生水擊，會擊毀管路，嚴重時甚至擊毀水泵。 2）泵停止后，應(yīng)關(guān)閉真空表和壓力表，并及時清除在工作中發(fā)現(xiàn)的 缺陷，查明原因，做好清潔工作。,二、礦井排水設(shè)備的維護及檢查,勤、查、精、聽、看,日常維護,定期檢修,日檢、周檢、季檢、半年檢、大修,三、水泵房防滅火措施,1）礦井中央水泵房一般都設(shè)在井底車場附近，并與中央變電所離得很近， 因此，水泵房防滅火措施要考慮到中央變電所，要設(shè)