1、第十二章 礦山排水設(shè)備,第一節(jié) 礦山排水設(shè)備概述,第三節(jié) 礦用離心式水泵,第二節(jié) 離心式水泵在管路中工作,第四節(jié) 排水設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù),第五節(jié) 礦山排水設(shè)備選型設(shè)計(jì),第一節(jié) 礦山排水設(shè)備概述,一、礦山排水系統(tǒng),1.礦水：礦水分為自然涌水和開(kāi)采工程涌水。,礦井涌水量： 單位時(shí)間涌入礦井的礦水總量，其隨地質(zhì)構(gòu)造、氣候條件、開(kāi)采方法等多種因素的影響，一年中有最大涌水量和正常涌水量。,含水系數(shù)：?jiǎn)挝幻禾慨a(chǎn)量的涌水量。,2.排水系統(tǒng) 礦水分為自然涌水和開(kāi)采工程涌水。,1）直接排水系統(tǒng)；,2）集中排水系統(tǒng)；,3）分段排水系統(tǒng)；,3.水倉(cāng) 作用：儲(chǔ)水和沉淀礦水。,1）必須能容納8小時(shí)的涌水量；,2）水倉(cāng)中水

2、的流動(dòng)速度要小于0.005m/s；,3）有主水倉(cāng)和副水倉(cāng)；,4）水倉(cāng)地板鋪設(shè)軌道；,4.水泵房 作用：安裝水泵和電機(jī)等設(shè)備的硐室，大多數(shù)泵房布置在井底車(chē)場(chǎng)附近。,1）便于礦水沿排水溝流向水倉(cāng)；,2）排水設(shè)備運(yùn)輸方便；,3）靠近井口，縮短管路，節(jié)約能耗；,4）通風(fēng)條件好，改善了泵與電機(jī)的工作環(huán)境；,5）供電線路短，節(jié)約供電損耗；,二、礦山排水系統(tǒng)的組成,1）水泵；,2）電機(jī)；,3）啟動(dòng)設(shè)備；,4）管路和管路附件；,5）各種儀表；,第二節(jié) 離心式水泵在管路中的工作,一、排水管路特性,對(duì)于泵,即，管路系統(tǒng)的管路特性。,泵的管網(wǎng)特性曲線圖,1.泵的氣蝕現(xiàn)象,二、離心泵的吸水高度,2.吸水高度（泵的幾何

3、安裝高度）,列吸水池液面0-0及泵入口斷面1-1之間的能量方程式有：,吸上真空度,3.水泵允許吸上真空度,水泵允許安裝高度,水泵允許吸上真空度,水泵樣本中給出的允許吸上真空度，是在標(biāo)準(zhǔn)工況下測(cè)得的，當(dāng)水泵的使用條件與規(guī)定條件不同時(shí)，應(yīng)換算,【例】 在海拔500m某地安裝一臺(tái)水泵，其輸水qV=135L/s，輸送水溫 t =30，該泵樣本上提供的允許吸上真空高度Hs =5.5m.吸水管內(nèi)徑 d=250mm, 設(shè)吸入管路總損失hs=0.878m。求：Hg應(yīng)為多少？,【解】 由表查得海拔500m力時(shí)大氣壓強(qiáng) pa= 9.51104Pa，由附錄查得水溫為t =30時(shí)的飽和蒸汽壓強(qiáng)pV =4.2365kP

4、a。查表得30水的密度 =995.6/m3。修正后的吸上真空高度為：,又因?yàn)椋?所以，泵的幾何安裝高度應(yīng)為：,4.氣蝕余量,1）裝置氣蝕余量,裝置氣蝕余量與吸入管路機(jī)構(gòu)和管路中流速有關(guān)而與水泵結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。,2）臨界氣蝕余量（必須氣蝕余量）,單位重量流體從水泵入口到泵內(nèi)壓力最低點(diǎn)的壓力降稱為臨界氣蝕余量（必須氣蝕余量）。,3）允許氣蝕余量,欲使水泵不發(fā)生氣蝕，裝置氣蝕余量應(yīng)大于臨界氣蝕余量（必須氣蝕余量）。,4）允許氣蝕余量與臨界氣蝕余量得關(guān)系,對(duì)應(yīng)的允許吸上真空高度,三、離心式水泵工況分析及調(diào)節(jié),1.水泵工作點(diǎn),2.運(yùn)行工況點(diǎn)的穩(wěn)定性,穩(wěn)定工作的條件，泵零流量的揚(yáng)程大于管路的測(cè)地高度,2.運(yùn)行工

5、況點(diǎn)的穩(wěn)定性,泵零流量的揚(yáng)程大于管路的測(cè)地高度：,1）穩(wěn)定工作的條件,引起不穩(wěn)定工作的原因,a.轉(zhuǎn)速變化,b.泵本身特性曲線的形狀,2）經(jīng)濟(jì)工作的條件,3.水泵工況點(diǎn)的調(diào)節(jié),1）閘門(mén)節(jié)流調(diào)節(jié),優(yōu)缺點(diǎn)： 簡(jiǎn)單、可靠、方便、調(diào)節(jié)裝置初投資很低；節(jié)流損失很大，調(diào)節(jié)量嚴(yán)重，單向：小于額定流量的方向。,2）減少葉輪數(shù)目,前提條件：多級(jí)泵，多個(gè)葉輪串聯(lián)；,優(yōu)缺點(diǎn)： 調(diào)節(jié)工作量大，對(duì)效率的影響較小。,3）切削葉輪直徑,若葉輪葉片切割量較小，則2y和不變，且切割前、后的出口速度三角形相似。,前提假設(shè)：,切割前、后性能參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：,或,切割前、后性能參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的本質(zhì)：,并不是切割前、后運(yùn)行工況點(diǎn)之間的關(guān)系

6、，而是切割前、后對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)之間的關(guān)系。,或,對(duì)中高比轉(zhuǎn)速的離心泵，其切割前、后的對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)均在同一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的切割拋物線上。,對(duì)于上述情況，即認(rèn)為：D2b2= ，則,切割前、后對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)應(yīng)遵循的規(guī)律 ：,（3）葉片切割后，應(yīng)對(duì)葉輪進(jìn)行動(dòng)、靜平衡試驗(yàn)。,（4）葉片切割中前蓋和后盤(pán)的處理問(wèn)題：,四、離心泵的聯(lián)合工作,設(shè)計(jì)制造一臺(tái)新的高壓泵或風(fēng)機(jī)比較閑難，而現(xiàn)有的泵或風(fēng)機(jī)的容量已足夠，只是揚(yáng)程不夠時(shí)。,1.泵的串聯(lián)運(yùn)行,在改建或擴(kuò)建后的管道阻力加大，要求提高揚(yáng)程以輸出較多流量時(shí)。,3)串聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)：串聯(lián)各泵所輸送的流量均相等；而串聯(lián)后的總揚(yáng)程為串聯(lián)各泵所產(chǎn)生的揚(yáng)程之和。即：,2)串聯(lián)運(yùn)行的目的：

7、一般來(lái)說(shuō)，泵串聯(lián)運(yùn)行的主要目的是提高揚(yáng)程，但實(shí)際應(yīng)用中還有安全、經(jīng)濟(jì)的作用。,1）什么是串聯(lián)運(yùn)行：前一臺(tái)泵向后一臺(tái)泵的入口輸送流體的運(yùn)行方式。,C,Hc-qV,H-qV,、,4)串聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn),5)串聯(lián)運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題,2 經(jīng)濟(jì)性： 盡量選用同種型號(hào)性能的泵，否則流量較大的泵必然在低流量下工作，經(jīng)濟(jì)性不好。,1 宜適場(chǎng)合：前泵的揚(yáng)程排至后面泵時(shí)應(yīng)有剩余揚(yáng)程。,3 啟動(dòng)程序（離心泵）：?jiǎn)?dòng)時(shí)，首先必須把兩臺(tái)泵的出口閥門(mén)都關(guān)閉，啟動(dòng)第一臺(tái)，然后開(kāi)啟第一臺(tái)泵的出口閥門(mén)；在第二臺(tái)泵出口閥門(mén)關(guān)閉的情況下再啟動(dòng)第二臺(tái)。,4 泵的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：由于后一臺(tái)泵需要承受前一臺(tái)泵的升壓,故選擇泵時(shí)，應(yīng)考慮到兩臺(tái)泵結(jié)構(gòu)

8、強(qiáng)度的不同。,5 串聯(lián)臺(tái)數(shù)：串聯(lián)運(yùn)行要比單機(jī)運(yùn)行的效果差，由于運(yùn)行調(diào)節(jié)復(fù)雜, 一般泵限兩臺(tái)串聯(lián)運(yùn)行；。,由于外界負(fù)荷變化很大流量變化幅度相應(yīng)很大為了發(fā)揮泵與風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)效果，使其能在高效率范圍內(nèi)工作，往往采用兩臺(tái)或數(shù)臺(tái)并聯(lián)工作，以增減運(yùn)行臺(tái)數(shù)來(lái)適應(yīng)外界負(fù)荷變化的要求時(shí)。,并聯(lián)運(yùn)行的工作場(chǎng)合：,1）什么是并聯(lián)運(yùn)行：兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的泵向同一壓力管路輸送流體時(shí)的運(yùn)行方式。,2）并聯(lián)運(yùn)行的目的：一般來(lái)說(shuō)，并聯(lián)運(yùn)行的主要目的包括：增大流量；臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)；一臺(tái)設(shè)備故障時(shí)，啟動(dòng)備用設(shè)備。,3）并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn),泵并聯(lián)后的性能曲線的作法：把并聯(lián)各泵的性能曲線H-qV上同一揚(yáng)程點(diǎn)的流量值相加。,4）并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn),qV

9、C,C,5）并聯(lián)運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題,1 宜適場(chǎng)合：管道特性曲線，并聯(lián)效果越好。,3 經(jīng)濟(jì)性：對(duì)經(jīng)常并聯(lián)運(yùn)行的泵，為保證并聯(lián)泵運(yùn)行時(shí)都在高效區(qū)工作，應(yīng)使各泵最佳工況點(diǎn)的流量相等或接近。在選擇設(shè)備時(shí)，按B點(diǎn)選擇泵。,4 并聯(lián)臺(tái)數(shù)：從并聯(lián)數(shù)量來(lái)看，臺(tái)數(shù)愈多并聯(lián)后所能增加的流量越少，即每臺(tái)泵輸送的流量減少，故并聯(lián)臺(tái)數(shù)過(guò)多并不經(jīng)濟(jì)。,第四節(jié) 礦山排水設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù),一、離心式水泵的運(yùn)行,（一）離心式水泵的啟動(dòng),1 啟動(dòng)前向泵內(nèi)灌水：產(chǎn)生吸上真空度，灌水方式有人工灌水，旁通管灌水，射流泵注水。,2 關(guān)泵啟動(dòng)：減小啟動(dòng)電流，減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊。,（二）運(yùn)行中注意事項(xiàng),1 經(jīng)常注意電壓、電流的變化。,2 檢查

10、軸承溫度和潤(rùn)滑現(xiàn)象。,3 檢查防松裝置是否齊全。,4 注意泵的噪音及振動(dòng)情況。,6 注意觀察出口壓力表、真空表的讀數(shù)。,5 檢查填料密封情況，填料箱溫度和平衡裝置回水管的水量。,（三）水泵的停機(jī),關(guān)閉排水閥，真空表，長(zhǎng)時(shí)間不工作是，應(yīng)放空水。,二、排水設(shè)備常見(jiàn)故障,1 泵內(nèi)存有空氣真空表和壓頭降低。,2 吸水管堵塞，真空表讀數(shù)比正常值大，壓力表小。,3 排水管堵塞，壓力表比正常值大，真空表比正常值小。,4 泵葉輪堵塞，壓力表和真空表比正常值小。,6 泵內(nèi)產(chǎn)生氣蝕。,5 排水管破裂，壓力表讀數(shù)降低，真空表讀數(shù)突然上升。,三、水泵的性能測(cè)定,（一）測(cè)定原理和方法,以前，我們?cè)鴱睦碚撋蠈?duì)泵的性能曲線

11、進(jìn)行分析，但由于流體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)情況非常復(fù)雜，至今還不能用理論計(jì)算的方法獲得泵的性能曲線。因此，通過(guò)試驗(yàn)手段開(kāi)展對(duì)泵性能的研究，或?qū)σ延械漠a(chǎn)品確定其實(shí)際的工作性能就顯得極為重要。,試驗(yàn)?zāi)康模?確定泵的工作性能曲線，從而確定它的工作范圍，以便向用戶提供經(jīng)濟(jì)、合理地使用和選擇的可靠數(shù)據(jù)。,通過(guò)試驗(yàn)得到的性能曲線來(lái)校核設(shè)計(jì)參數(shù)，檢驗(yàn)是否達(dá)到了設(shè)計(jì)所要求的技術(shù)指標(biāo)，以便修改設(shè)計(jì)或改進(jìn)制造質(zhì)量。,1.揚(yáng)程的測(cè)定,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出泵的進(jìn)出口壓力和流量即可計(jì)算水泵揚(yáng)程，同時(shí)記錄相應(yīng)工況的轉(zhuǎn)速和軸功率即可得不同工況下的一組參數(shù)，從而繪出泵機(jī)組的運(yùn)行特性曲線。必要時(shí)要進(jìn)行相似換算。,（二）測(cè)定裝置和儀表,1.壓力測(cè)量

12、儀表,目前礦用水泵出口壓力較高一般采用金屬壓力表和真空計(jì)來(lái)測(cè)量泵的進(jìn)、出口壓力。,測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的23，測(cè)量脈動(dòng)壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的l2；測(cè)量高壓時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的35；為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，最小工作壓力不應(yīng)低于量程的13。按照此原則根據(jù)被測(cè)最大壓力算出一個(gè)數(shù)值后，從壓力表產(chǎn)品目錄中選取測(cè)量范圍稍大于該值的壓力表。選擇礦井主排水泵出口壓力的壓力表時(shí)，其量程最大刻度應(yīng)不小于13倍工作壓力。精度不低于0.5-1.5級(jí)。,注意壓力的保護(hù)問(wèn)題和安裝位置。,壓力表安裝應(yīng)注意如下事項(xiàng)： 壓力表必須經(jīng)過(guò)校驗(yàn)合格后才能安裝； 壓力表盡可能安裝在溫度為0一40

13、、相對(duì)濕度小于80、振動(dòng)小、灰塵少、沒(méi)有腐蝕性物質(zhì)的地方； 壓力表所在的地方光線要充足或具有良好的照明，為了便于觀察儀表值和確保安全，壓力表必須垂直安裝。在一般情況下，安裝高度與一般人的視線平齊，即15m一16m左右；對(duì)于高壓壓力表應(yīng)高于一般人頭，即17m1. 8m左右。 壓力表和真空表安裝好后，需有明顯的標(biāo)志。,2.流量測(cè)量裝置和儀表,孔板流量計(jì),噴嘴流量計(jì),孔板流量計(jì),噴嘴流量計(jì),文丘里管流量計(jì),文丘里管流量計(jì),電磁和超聲流量計(jì),3.功率和轉(zhuǎn)速的測(cè)量及計(jì)算,4.水泵效率的計(jì)算,（三）測(cè)定注意事項(xiàng),1.要同時(shí)記錄各項(xiàng)參數(shù)，以避開(kāi)各種因素的干擾。,2.工況點(diǎn)要分布均勻。,3.每改變一個(gè)工況要停留2-3分鐘，待水流穩(wěn)定后再測(cè)量下一組數(shù)據(jù)。,第二節(jié) 風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,一、測(cè)定原理,風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的全壓P等于風(fēng)機(jī)出口的全壓減去入口的全壓，即,風(fēng)機(jī)進(jìn)出口截面的全壓等于靜壓及動(dòng)能之和,風(fēng)機(jī)全壓計(jì)算公式,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出風(fēng)機(jī)的進(jìn)出負(fù)壓壓力和流量及氣體密度即可計(jì)算風(fēng)機(jī)的全壓，至于靜壓可有全壓減去靜壓得到，同時(shí)記錄相應(yīng)工況的轉(zhuǎn)速和軸功率即可得不同工況下的一組參數(shù)，從而繪出風(fēng)機(jī)機(jī)組的運(yùn)行特性曲線。必要時(shí)要進(jìn)行相似換算。,二、測(cè)定裝置和儀表,利用測(cè)壓孔測(cè)定靜壓,為測(cè)量風(fēng)機(jī)入口截面處的負(fù)壓，可在該截面的