矿井排水系统(PPT90页).ppt

矿井排水系统矿井排水的任务和要求矿井排水的任务和要求1 1、任务、任务 将矿井涌水及时地排送至地面，为井下创造将矿井涌水及时地排送至地面，为井下创造良好的工作环境，确保安全生产。良好的工作环境，确保安全生产。2 2、要求、要求1 1）可靠性要求高）可靠性要求高2 2）排水设备要求有较高的耐磨性和耐腐蚀性）排水设备要求有较高的耐磨性和耐腐蚀性3 3）防爆、节能）防爆、节能o矿井排水过程：矿井排水过程： 通过水泵和管路把水从涌水点排到盘区水仓，再通过盘通过水泵和管路把水从涌水点排到盘区水仓，再通过盘区水仓的固定排水设备把水排到主水仓，最后由主水仓排水区水仓的固定排水设备把水排到主水仓，最后由主水仓排水设备把水排到地面。设备把水排到地面。1、矿水来源涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于地面水和地下水、开采工程涌水。地面水有江河湖泊水、大气降水、融雪等；地下水有含水层、断水层、老空水等。开采工程涌水有水力采煤、水砂充填等工艺产生的废水。2、涌水量绝对涌水量：单位时间内涌入矿井的水的体积量（q），单位是m3/h；最大涌水量：某一时期涌水高峰时的涌水量 正常涌水量：其它时期大致相同的涌水量相对涌水量：同时期内相对于单位煤炭产量的涌水量。矿井排水系统类型单水平开采的排水系统直接排水系统分段排水系统多水平同时开采的排水系统独立排水系统集中排水系统分段排水系统(一) 单水平开采的排水系统直接排水系统（a）竖井单水平开采（d）斜井单水平开采o 全部矿水聚集于水仓中，并用排水设备直接排至地面。o 排水管可沿井筒排水管可沿井筒敷设或敷设在专敷设或敷设在专用钻孔中，用钻孔中，系统简单开拓量小基建费用低管理方便(一) 单水平开采的排水系统分段排水系统分段排水系统（b）井筒中部开拓泵房和水仓（c）只开中间泵房，不开水仓o优点是上、下设备互不影响，可靠性高，但开拓工程量大；o不开拓中间水仓，但因要求上、下任意两台水泵都能串联工作，而使管路布置十分复杂，并且下部的排水设备可能受到全井深的水头压力。优先采用(二) 多水平同时开采的排水系统1、独立排水系统o 当各水平涌水量都较大时，在各水平分别设置水仓、泵房和排水设备，以便将各自水平的水直接排至地面。 优点是上、下水平互不干扰； 缺点是设备多，管路多，投资大。(二) 多水平同时开采的排水系统2.集中排水系统 o 当上水平的涌水量较小，没有必要单独设置排水设备时，可将上水平的水下放到下水平，而后由下水平的水泵排至地面。 优点是只需一套排水设备； 缺点是上水平的水下放后再上排，损失了水的位能，增加了电耗。(二) 多水平同时开采的排水系统3.分段排水系统 o 将下水平的水用辅助排水设备排至上水平的水仓中，然后集中排至地面。 缺点一旦上水平的排水设备发生故障，两水平都有被淹没的危险。o 常用于具有下山的缓倾斜煤层矿井、且涌水量较小的情况矿井排水方式矿井排水方式矿井排水方式分为固定式、移动式和自流式。矿井排水方式分为固定式、移动式和自流式。1 1）固定式排水方式：水泵位置长期固定的排水方式。）固定式排水方式：水泵位置长期固定的排水方式。 固定式排水方式的排水设备根据其服务范围又固定式排水方式的排水设备根据其服务范围又分为主排水设备、区域排水设备和辅助排水设备。分为主排水设备、区域排水设备和辅助排水设备。 排水设备一般使用离心泵排水。排水设备一般使用离心泵排水。固定式排水设备的要求固定式排水设备的要求1 1）主水泵房设置有工作水泵、备用水泵、检修水泵。）主水泵房设置有工作水泵、备用水泵、检修水泵。2 2）工作水泵的排水能力应在）工作水泵的排水能力应在20h20h内排出内排出24h24h的正常用水量；的正常用水量；备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%70%，并且工作水，并且工作水泵和备用水泵的总排水能力应在泵和备用水泵的总排水能力应在20h20h内排出内排出24h24h的最大用水量；的最大用水量；检修水泵的能力应不小于工作水泵的检修水泵的能力应不小于工作水泵的25%25%。3 3）排水管路应当有工作和备用水管。工作排水管路的能力，）排水管路应当有工作和备用水管。工作排水管路的能力，应当能配合工作水泵在应当能配合工作水泵在20h20h内排出矿井内排出矿井24h24h的的正常正常涌水量。工涌水量。工作和备用排水管路的总能力，应当配合工作和备用水泵在作和备用排水管路的总能力，应当配合工作和备用水泵在20h20h内排出矿井内排出矿井24h24h的的最大最大涌水量。涌水量。4 4）主排水泵房的供电线路不得少于两条回路，每一回路都）主排水泵房的供电线路不得少于两条回路，每一回路都应能担负全部负荷的供电。应能担负全部负荷的供电。5 5）工作的水泵机组必须工作可靠。）工作的水泵机组必须工作可靠。6 6）主排水房应有预防涌水突然增加致使设备被淹的措施。）主排水房应有预防涌水突然增加致使设备被淹的措施。7 7）水泵工况应在高效工作区，测试报告上应予以体现，否）水泵工况应在高效工作区，测试报告上应予以体现，否则应进行更换。则应进行更换。8 8） 矿井防治水规定矿井防治水规定第第6666条规定，水文地质类型复杂条规定，水文地质类型复杂的矿井应在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水的矿井应在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵。即强排水系统，在水仓被淹没后，最大涌水量的潜水泵。即强排水系统，在水仓被淹没后，水泵任然能够正常工作。水泵任然能够正常工作。9 9）配电设备的能力应当与工作、备用和检修水泵的能力相）配电设备的能力应当与工作、备用和检修水泵的能力相匹配，能够保证全部水泵同时运转。匹配，能够保证全部水泵同时运转。2 2）移动式排水方式）移动式排水方式 水泵随工作面的移动或水位的变化而移动的水泵随工作面的移动或水位的变化而移动的排水方式。为矿井的局部服务，如掘进工作面、排水方式。为矿井的局部服务，如掘进工作面、局部淹井等。一般使用潜水泵、风泵进行排水。局部淹井等。一般使用潜水泵、风泵进行排水。移动式排水设备的要求移动式排水设备的要求a a、水泵应适应流量变化不大的需要，有较好的吸、水泵应适应流量变化不大的需要，有较好的吸水性能，以保证把水排干。水性能，以保证把水排干。b b、在垂直泵轴平面上的外形尺寸应较小，以适应、在垂直泵轴平面上的外形尺寸应较小，以适应在横断面较小的巷道中工作。在横断面较小的巷道中工作。c c、应能移动方便、迅速。、应能移动方便、迅速。3 3）自流式排水方式）自流式排水方式 涌水点标高高于主排水口位置时采取的排水涌水点标高高于主排水口位置时采取的排水方式。如巷道上山时利用水沟排水。方式。如巷道上山时利用水沟排水。排水设施排水设施矿井排水设施主要包括：矿井排水设施主要包括：排水设备（水泵、供电设备、管路及其附件等）排水设备（水泵、供电设备、管路及其附件等）、水仓、水泵房、管子道等。、水仓、水泵房、管子道等。水仓水仓分主水泵房水仓、盘区水仓和临时水仓。作用：一是储存集中矿水，二是沉淀矿水。主水仓要求至少有一个主一个副水仓，以便清理时轮换使用。正常涌水量在1000m3/h以下时，主水仓容量应能容纳8h的正常涌水量。正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主水仓容量按下式计算：V=2（Q+3000）式中：V主要水仓有效容量；Q矿井每小时正常涌水量。盘区水仓有效容量应当能容纳4h的盘区正常涌水量。临时水仓作用是沉淀和储存集中临时出水点的矿水。水泵房 水泵房分主水泵房和盘区水泵房。 水泵房要求设在同水平标高较低的位置。 主泵房一般都设置在副井井底车场的附近。原因如下：1.运输巷道的坡度都向井底车场倾斜，便于流向水仓2.运输方便3.节约材料，参加了排水工作可靠性4.改善工作环境5.减少电耗。水泵房 水泵房位置图管子道管子道管子道：管子道：专门用于安装排水管路的通道。通常指由主排水泵硐室至副井井筒敷设排水管的一段通道。管子道：倾斜管子道：倾斜2525-30-30 铺管道（管墩、管卡固定）铺管道（管墩、管卡固定） 有人行台阶和运输轨道有人行台阶和运输轨道矿井排水设备的组成及要求矿井排水设备的组成及要求1 1、组成、组成 水泵、电机及电控设备、管路及附件、监测水泵、电机及电控设备、管路及附件、监测仪表等。仪表等。2 2、水泵、水泵 煤矿常用水泵有离心泵、潜水泵、泥浆泵、煤矿常用水泵有离心泵、潜水泵、泥浆泵、耐酸泵、风泵等。耐酸泵、风泵等。D D型泵的构造型泵的构造o 型泵是单吸、多级离心泵。o它可输送水温低于0的清水或物理性能类似于水的液体。o其流量范围和扬程范围大。o 目前矿井主排水泵多采用D型泵。D型水泵经多年的发展已形成系列，其结构形式基本相同，只是尺寸大小不同。1、D D型泵的构造型泵的构造（1 1）叶轮：）叶轮：将电动机输入的将电动机输入的机械能传递给水，使水的机械能传递给水，使水的压力能和动能得到提高。压力能和动能得到提高。铸成一个整体铸成一个整体转动部分转动部分1、D D型泵的构造型泵的构造转动部分转动部分（1 1）叶轮）叶轮叶片叶片 后弯叶片 出口安装角1540常选用2030 叶片数目一般512低比转数68片中比转数6片高比转数56片1、D D型泵的构造型泵的构造转动部分转动部分（2 2）泵轴）泵轴材料材料传递扭矩和支承套装在它上面的其它转动部件。传递扭矩和支承套装在它上面的其它转动部件。4545号钢锻造加工号钢锻造加工作用作用 轴套轴套 防止泵轴锈蚀防止泵轴锈蚀1、D D型泵的构造型泵的构造转动部分转动部分（3 3）平衡盘）平衡盘平衡水泵的平衡水泵的轴向推力。轴向推力。产生轴向推力的原因：(1)由于作用在叶轮前，后轮盘上的压力不平衡；(2)由于叶轮内水流动量发生变化；(3)由于大小口环磨损严重，泄漏量增加，使叶轮前后轮盘上的压力分布规律发生变化 1、D D型泵的构造型泵的构造转动部分转动部分（3 3）平衡盘）平衡盘危害危害 由于轴向推力的存在会使高速旋转的叶轮与泵壳接触，造成破坏性的磨损；过量的轴向窜动，会使轴承发热，增大电动机的负荷；会使互相对正的叶轮出水口与导水圈的导叶进口发生偏移，产生冲击和涡流，降低水泵的效率，严重时会使水泵无法工作 固定部分固定部分进水段进水段出水段出水段中间段中间段吸水口，水平出水口，垂直向上1、D D型泵的构造型泵的构造固定部分固定部分1、D D型泵的构造型泵的构造o中间段中间段固定部分固定部分1、D D型泵的构造型泵的构造o出水段出水段轴承部分轴承部分1、D D型泵的构造型泵的构造o 单列向心滚柱轴承单列向心滚柱轴承o 为了防止水进入轴承，泵轴两侧采用“”型耐油橡胶密封圈和挡水圈。水泵的密封水泵的密封1、D D型泵的构造型泵的构造水泵各段之间的静止结合面采用纸垫密封。转动部分与固定部分之间的间隙是靠密封环及填料来密封的。1 1）密封环）密封环2 2）填料装置）填料装置2、水泵的型号意义、水泵的型号意义字母意义字母意义D分段式多级泵KD中开式多级泵DG分段式多级锅炉给水泵QJ井用潜水泵DL立轴多级泵S单级双吸式离心泵DS首级用双吸叶轮的分段式多级泵M耐磨泵F耐腐蚀泵WB微型离心泵JC长轴深井泵WG高扬程横轴污水泵 部分离心泵型号中某些汉语拼音字母通常所代表的意义部分离心泵型号中某些汉语拼音字母通常所代表的意义 (1)D型水泵的流量和扬程范围较大，适合于矿山排水，并有清水泵、耐磨泵和耐酸泵； (2)效率高，是我国设计制造的多级离心式水泵中，效率最高的一种水泵； (3)采用单列向心滚柱轴承，减少了水泵的静阻力矩，提高了机械效率；同时，此轴承还可以满足运转时泵轴的轴向窜动； (4)通向吸水侧填料箱的水封管在进水段内部，不裸露在外边； 3、 D型水泵的特点及性能型水泵的特点及性能1 1、离心泵组件主要由电动机、离心泵、吸水管、离心泵组件主要由电动机、离心泵、吸水管、排水管、各类阀、仪表等组成。排水管、各类阀、仪表等组成。2 2、各部分作用、各部分作用离心泵离心泵将机械能转变成液体的动能和压力将机械能转变成液体的动能和压力能能底阀底阀装于吸水管底部，由单向阀和过滤器装于吸水管底部，由单向阀和过滤器组成，单向阀防止吸水管水倒流漏出，过滤器防组成，单向阀防止吸水管水倒流漏出，过滤器防止杂质被吸入泵中。止杂质被吸入泵中。逆止阀逆止阀防止水倒灌入泵内，造成冲击。防止水倒灌入泵内，造成冲击。真空表真空表测定吸水管入口压力测定吸水管入口压力压力表压力表测定排水管出口压力测定排水管出口压力漏斗漏斗水泵启动前灌满水。水泵启动前灌满水。调节阀调节阀位于逆止阀下面，排水管路上，作用位于逆止阀下面，排水管路上，作用是调节水泵的流量和扬程和起动时关闭以降低起动是调节水泵的流量和扬程和起动时关闭以降低起动电流。电流。放水阀放水阀检修时放掉排水管中的水。检修时放掉排水管中的水。旁通管旁通管在水泵二次起动时将排水管中的水引在水泵二次起动时将排水管中的水引入泵内，其次可以防止停止运转后排水管中的压力入泵内，其次可以防止停止运转后排水管中的压力水冲向泵内，起缓冲作用。水冲向泵内，起缓冲作用。放气栓放气栓位于泵体上方，以排出泵内空气。位于泵体上方，以排出泵内空气。 水泵启动前，先用水注满泵腔和吸水管。水泵启动前，先用水注满泵腔和吸水管。电机启动后，通过轴带动叶轮旋转，位于叶轮电机启动后，通过轴带动叶轮旋转，位于叶轮中的水在离心力的作用下被甩向叶轮周围压向中的水在离心力的作用下被甩向叶轮周围压向泵壳，通过排水管排至地面。泵壳，通过排水管排至地面。离心式水泵工作原理离心式水泵工作原理注意：离心泵绝对不能在泵腔内未灌满水就启动。注意：离心泵绝对不能在泵腔内未灌满水就启动。灌水方法：由漏斗处人工灌水灌水方法：由漏斗处人工灌水 由旁通管引水由旁通管引水 用射流泵引水用射流泵引水 用真空泵引水用真空泵引水离心式水泵启动前引水离心式水泵启动前引水1 1）真空泵启动原理）真空泵启动原理 水泵启动前，开动真空泵抽出水泵内的空水泵启动前，开动真空泵抽出水泵内的空气，由于泵体上下口均已被水封住，致使泵气，由于泵体上下口均已被水封住，致使泵内空气越来越稀薄，形成负压，吸水池的水内空气越来越稀薄，形成负压，吸水池的水在大气压作用下进入吸水管和泵体内，直至在大气压作用下进入吸水管和泵体内，直至灌满泵体，此时关闭真空泵，开动水泵即可灌满泵体，此时关闭真空泵，开动水泵即可正常工作。正常工作。2 2）射流泵启动原理）射流泵启动原理 射流泵由吸水管、喷嘴、混合室组成。当射流泵由吸水管、喷嘴、混合室组成。当排水管引来的高压水由喷嘴高速射出时，不排水管引来的高压水由喷嘴高速射出时，不断喷流的水带走了吸水室的空气及与吸水室断喷流的水带走了吸水室的空气及与吸水室相连通的泵体内的空气，泵体内产生负压，相连通的泵体内的空气，泵体内产生负压，吸水池的水在大气压作用下进入吸水管和泵吸水池的水在大气压作用下进入吸水管和泵体内，直至灌满泵体，此时关闭射流泵，开体内，直至灌满泵体，此时关闭射流泵，开动水泵即可正常工作。动水泵即可正常工作。1、 流量 水泵在单位时间内所排出水的体积，称为水泵的流量，用符号Q表示，单位m3/s , m3/h。2、扬程 单位重量的水通过水泵后所获得的能量，称为水泵的扬程，用符号H表示，单位为m。1）. 吸水扬程(吸水高度)泵轴线到吸水井水面之间的垂直高度，称为吸水扬程，用符号HX 表示，单位为m。2）排水扬程（排水高度）泵轴线到排水管出口处之间的垂直高度，称为排水扬程。3）实际扬程（测地高度）从吸水井水面到排水管出口中心线间的垂直高度，称为实际扬程。4) 总扬程总扬程H为实际扬程、损失扬程和在水在管路中以速度v流动时所需的（速度水头）扬程之和，称为水泵的总扬程2、扬程1000pxQHXP电动机传给水泵轴的功率，即水泵的轴功率（输入功率） 水泵实际传递给水的功率，即水泵的有效功率（输出功率）用符号表示。3、功率2） 水泵的有效功率1） 水泵的轴功率水泵在单位时间内所做的功的大小叫做水泵的功率。ZXZPPPQH10004、效率：水泵的有效功率与轴功率之比，叫做水泵的效率，用符号表示。 5、转速 水泵轴每分钟的转速，叫做水泵的转速。6、允许吸上真空度或汽蚀余量 在保证水泵不发生汽蚀的情况下，水泵吸水口处所允许的真空度，叫做水泵的允许吸上真空度。用符号Hs表示。 水泵吸水口处单位重量的水超出水的汽化压力的富余能量，叫做水泵的汽蚀余量。 泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。 在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。 水泵气蚀现象和汽蚀余量水泵气蚀现象 离心式水泵在管路中的工作离心式水泵在管路中的工作一、水泵的性能曲线一、水泵的性能曲线 流量流量功率功率曲线曲线流量流量效率效率曲线曲线流量流量扬程扬程曲线曲线横轴为流量横轴为流量Q Q轴。纵轴分别轴。纵轴分别为扬程为扬程H H、效、效率率 、功率、功率N N时的三个曲线时的三个曲线二、水泵的性能曲线的作用二、水泵的性能曲线的作用 a a根据水泵的性能曲线，可以知道水泵各性能的根据水泵的性能曲线，可以知道水泵各性能的变化规律，根据实际用途，可以变化规律，根据实际用途，可以选用最合适的水泵选用最合适的水泵。 b b根据水泵的性能曲线，可以根据水泵的性能曲线，可以确定水泵运转工况确定水泵运转工况点点( (即水泵的流量即水泵的流量扬程曲线与后述的管路性能曲线的扬程曲线与后述的管路性能曲线的交点交点) )，根据运转工况点，可以检查水泵的流量、扬程、，根据运转工况点，可以检查水泵的流量、扬程、功率和效率的大小，判断水泵的经济性和稳定性的好坏，功率和效率的大小，判断水泵的经济性和稳定性的好坏，配用功率的大小是否合适。配用功率的大小是否合适。 c c根据流量根据流量功率曲线的变化规律，正确地功率曲线的变化规律，正确地选择选择水泵的起动方式水泵的起动方式。三、管路性能曲线三、管路性能曲线 管路性能曲线是表示在一定的管路阻力下，流过该管路的管路性能曲线是表示在一定的管路阻力下，流过该管路的流量与所需扬程之间的关系曲线，当管路阻力改变时，流量和扬流量与所需扬程之间的关系曲线，当管路阻力改变时，流量和扬程之间的关系将随之改变，所以说管路性能曲线直接影响水泵的程之间的关系将随之改变，所以说管路性能曲线直接影响水泵的工作性能。同一台水泵所连接的管路阻力不同，则水泵所产生的工作性能。同一台水泵所连接的管路阻力不同，则水泵所产生的流量和扬程也不同。流量和扬程也不同。 管路损失扬程管路损失扬程 局部阻力造成局部阻力造成 管路阻力造成管路阻力造成 滤水器、底阀、闸阀滤水器、底阀、闸阀 弯头管路弯头管路 Hz=Hp+KRQ2 四、离心式工况四、离心式工况 分析及调节分析及调节 把水泵的性能曲线和管路的性能曲线，用同样的比例绘制在一把水泵的性能曲线和管路的性能曲线，用同样的比例绘制在一个曲线网上，则水泵的个曲线网上，则水泵的流量流量-扬程曲线扬程曲线和和管路的性能曲线管路的性能曲线的的交点交点M M即为离心式水泵的即为离心式水泵的工况点工况点，简称工况，由工况点便可给出该水泵在，简称工况，由工况点便可给出该水泵在该管路中工作时的工作性能参数：流量该管路中工作时的工作性能参数：流量Q QM M功率功率N NM M扬程扬程H HM M效率效率M M流量流量功率功率曲线曲线Q-NQ-N流量流量效率效率曲线曲线Q-Q- 流量流量扬程扬程曲线曲线Q-HQ-H流量流量管路性能曲管路性能曲线线R R交叉点交叉点M M为工况点流为工况点流量量Q QM M功率功率N NM M扬程扬程H HM M效效率率M M为水泵在该管为水泵在该管路中工作时的工作路中工作时的工作性能参数。性能参数。水泵在水泵在斜线工况点附近区斜线工况点附近区域工作时，最经济域工作时，最经济合理，所以要合理合理，所以要合理选择工况点。选择工况点。水泵最高水泵最高效率点效率点（1）节流（阀门开度）调节，改变管路特性曲线）节流（阀门开度）调节，改变管路特性曲线R。（2）水泵特性曲线调节（实际操作就是更换水泵）。）水泵特性曲线调节（实际操作就是更换水泵）。水泵在工况点附近斜线区域工作时，最经济合理，所以水泵在工况点附近斜线区域工作时，最经济合理，所以要合理选择工况点。要合理选择工况点。主要调节方法有：主要调节方法有： 五、工况调节五、工况调节 改变管路流动阻力（如阀门开改变管路流动阻力（如阀门开度），管路特性曲线将发生相应度），管路特性曲线将发生相应的变化。关小阀门，管路阻力增的变化。关小阀门，管路阻力增加，管路特性曲线由加，管路特性曲线由 1 移至移至 1，工作点由工作点由 a 上移至上移至 a，流量由，流量由 Q 减少为减少为Q。 该调节方法的主要优点是操作该调节方法的主要优点是操作简单，但管路上阻力损失大且可简单，但管路上阻力损失大且可能使泵的工作点位于低效率区，能使泵的工作点位于低效率区，因此多在调节幅度不大但需经常因此多在调节幅度不大但需经常调节的场合下使用。（调节的场合下使用。（实际使用实际使用较多，通过调节管路阀门开度使较多，通过调节管路阀门开度使排水系统在工况点附近运行。排水系统在工况点附近运行。） 如叶轮转速由如叶轮转速由 n 调节到调节到n 或或 n ，泵的，泵的 H-Q 曲线会有相应的改曲线会有相应的改变。转速增加或减少，变。转速增加或减少，H-Q 特性特性曲线上移或下移，工作点相应移曲线上移或下移，工作点相应移动到动到a 或或 a，流量与压头发生相，流量与压头发生相应改变而并不额外增加管路阻力应改变而并不额外增加管路阻力损失，离心泵仍在高效区工作。损失，离心泵仍在高效区工作。 该调节方法能量利用率更高，该调节方法能量利用率更高，随着电机变频调速技术的推广，随着电机变频调速技术的推广，在大功率流体输送系统中应用越在大功率流体输送系统中应用越来越多。（来越多。（设计和理论上使用，设计和理论上使用，实际上更换水泵可能性小实际上更换水泵可能性小）潜水泵是矿井排水的重要设备。使用时整个机组潜潜水泵是矿井排水的重要设备。使用时整个机组潜入水中工作。入水中工作。例：QW系列潜水排污泵100QW85-28-15o QW潜水排污泵o 100排出口名义直径100mmo 85 流量85m3/ho 28 扬程28mo 15 电机功率15KW潜水泵潜水泵潜水泵工作原理潜水泵工作原理 就使用介质来说，潜水泵大体上可以分为清水潜水泵，污水潜水泵，耐腐蚀潜水泵三类。 潜水泵工作时严禁空转，吸水口必须进入液体中。开泵后，叶轮高速旋转，其中的液体随着叶片一起旋转，在离心力的作用下，飞离叶轮向外射出，射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢，压力逐渐增加，然后从泵出口，排出管流出。此时，在叶片中心处由于液体被甩向周围而形成既没有空气又没有液体的真空低压区，液池中的液体在池面大气压的作用下，经吸入管流入泵内，液体就是这样连续不断地从液池中被抽吸上来又连续不断地从排出管流出。 潜水泵的构造潜水泵的构造潜水泵的主要部件及作用如下潜水泵的主要部件及作用如下:o 信号线1：连接水泵与信号开关。o 电机定子8：采用B级或F级绝缘。o 漏水探头11：该元件装在油室内，当机械密封损坏后，水进入油室，探头可发出信号由控制系统对泵实施保护。o 机械密封13：采用双道串联密封，材料多采用硬质耐腐碳化钨材质，具有密封可靠、耐磨、寿命长等特点。潜水泵的构造潜水泵的构造o 叶轮17：叶轮采用单流道或双流道结构，具有很强的通过能力，能够通过大的物料及纤维垃圾，减少堵塞、缠绕的故障。o 泵体15：与叶轮配用，使得泵具有高的效率。o 密封环18：装在泵体口环处，当叶轮因运转而使口环处磨损，可更换密封环，以保证泵以最佳效率运行。潜水泵的构造潜水泵的构造一般用于煤矿淹井、局部淹井或涌水过大时应急使用煤矿用泥浆泵煤矿用泥浆泵o 1、输送原理： NB15-15/1.2(LG)型煤矿用泥浆泵是一种内啮合密闭式容积泵，其工作部分由双头螺旋孔的定子和在定子内与其啮合的偏心螺旋转子组成。驱动装置通过传动轴及万向接头带动转子旋转并作行星回转，以定子孔腔与转子螺旋啮合后形成的密闭腔的移动来输送介质。当密闭腔内的工作液体从吸入口向排出口正向输送时，由于出口截流，排出口输液增压。泥浆泵工作原理泥浆泵工作原理o 2、主要结构组成：（1）单杆螺杆泵（2）传动箱（3）联轴器（4）减速器（5）联轴器 （6）防爆电机（7）底座泥浆泵的构造泥浆泵的构造o 型号：FQW30-50o F: 动力源为风动o Q： 工作方式为潜水o W： 输送介质代号为污水o 30：额定流量o 50：额定扬程o 适用于甲烷煤尘爆炸危险的煤矿井下掘进工作面、巷道、井低水窝及积水坑井等处排水作业，用于输送清水或含有固体颗粒杂质的污水。工作压力不小于0.7MPa（本型号风泵）。矿用风泵矿用风泵 矿山排水设备选型设计矿山排水设备选型设计一、设计的原始资料和任务一、设计的原始资料和任务1 1、设计的原始资料、设计的原始资料（1）井型、矿山年产量、服务年限、井口地面标高；）井型、矿山年产量、服务年限、井口地面标高；（2）开拓方式、可采水平数、各水平服务年限及标高；）开拓方式、可采水平数、各水平服务年限及标高；（3）同时开采水平数，各水平的正常和最大涌水量及发生的期限；）同时开采水平数，各水平的正常和最大涌水量及发生的期限；（4）矿井水的性质：重度、水温、化学性质（）矿井水的性质：重度、水温、化学性质（PH值）、结垢性；值）、结垢性；（5）水文地质情况及井下排出水的去向；）水文地质情况及井下排出水的去向；（6）井筒及井底车场布置图。）井筒及井底车场布置图。2 2、设计任务、设计任务（1）确定合理的排水系统；）确定合理的排水系统；（2）选择排水设备：水泵、电动机、管路、水仓、泵房布置等；）选择排水设备：水泵、电动机、管路、水仓、泵房布置等；（3）经济指标概算；）经济指标概算；（4）绘制水泵房、管子道和管子间的布置图。）绘制水泵房、管子道和管子间的布置图。（1）水泵选择的注意事项：）水泵选择的注意事项： 主泵房的排水设备，必须有工作、备用和检修水泵。主泵房的排水设备，必须有工作、备用和检修水泵。 其中任一台工作水泵的排水能力，应能在其中任一台工作水泵的排水能力，应能在20h内排内排 出出24h的正常涌水量的正常涌水量 两台水泵同时工作的总能力，应能在两台水泵同时工作的总能力，应能在20h内排出矿内排出矿 井井24h的最大涌水量的最大涌水量 检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的251 1、确定合理的排水系统、确定合理的排水系统2 2、初选水泵、初选水泵二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法（2）水泵必需排水能力计算）水泵必需排水能力计算 正常涌水期：正常涌水期：QB1.2qx 最大涌水期：最大涌水期：QB1.2qmax qx矿井正常涌水量；矿井正常涌水量； qmax 矿井最大涌水量。矿井最大涌水量。 系数系数1.2是根据是根据煤矿安全规程煤矿安全规程规定的排水能力。规定的排水能力。（3）估算水泵所需的扬程）估算水泵所需的扬程 Hq排水高度，取水仓底板至排水管出口中心的高度；排水高度，取水仓底板至排水管出口中心的高度； K 扬程损失系数。对于竖井扬程损失系数。对于竖井K=1.081.1；对于斜；对于斜井井K=1.11.25，倾角大时取小值，倾角小时取大值。，倾角大时取小值，倾角小时取大值。BqHKH二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法（4）初选水泵型号）初选水泵型号 根据计算的排水能力根据计算的排水能力Q QB B、扬程、扬程H HB B和水质情况选择。和水质情况选择。 在满足扬程的前提下，应尽可能选择高效率、大在满足扬程的前提下，应尽可能选择高效率、大流量的水泵，节约能源，减少水泵台数，增加排水可靠流量的水泵，节约能源，减少水泵台数，增加排水可靠性。性。 应注意所选水泵的应注意所选水泵的“允许吸上真空高度允许吸上真空高度”或或“汽汽蚀余量蚀余量”，使之能满足水仓和泵房在配置上的需要。，使之能满足水仓和泵房在配置上的需要。（5 5）确定水泵台数）确定水泵台数 工作水泵工作水泵n1n1； 备用水泵备用水泵n2 0.7 n1 n2 0.7 n1 ； n1+n2=1.2qmax/Qn1+n2=1.2qmax/Q（Q Q为一台水泵的流量）；为一台水泵的流量）； 检修水泵检修水泵n3 0.25 n1n3 0.25 n1； n=n1+n2+n3n=n1+n2+n3二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法3 3、管路系统、管路系统（1 1）管路趟数选择）管路趟数选择一般排水量较大一般排水量较大( (大于大于300)300)的矿井，主要排水设备必须有的矿井，主要排水设备必须有工作和备用的水管，其中工作水管的能力，应能配合工作和备用的水管，其中工作水管的能力，应能配合工作水泵在工作水泵在20h20h内排出矿井内排出矿井24h24h的正常涌水量。工作和的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h20h内，内，排出矿井排出矿井24h24h的最大涌水量。的最大涌水量。 涌水量小于涌水量小于300300且服务年限较短的小矿井，排水管路立井且服务年限较短的小矿井，排水管路立井应设两条，斜井可设一条。应设两条，斜井可设一条。 露天矿排水管路的总条数，一般不得少于两条。其中一条露天矿排水管路的总条数，一般不得少于两条。其中一条检修时，其余管路应能满足正常排水的需要。检修时，其余管路应能满足正常排水的需要。（2 2）管路布置方式：三泵两管；四泵三管；五泵三管。）管路布置方式：三泵两管；四泵三管；五泵三管。二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法（3 3）排水管内径排水管内径 436000 0188( )ppQQpVVdm Q Q流量流量 V Vp p经济流速，取经济流速，取1.5-2.21.5-2.2之间之间（管径小，流速大，（管径小，流速大，阻力损失大，电耗大，投资少；管径大，流速小，阻阻力损失大，电耗大，投资少；管径大，流速小，阻力损失小，电耗小，投资多。管材贵时取大值，反之力损失小，电耗小，投资多。管材贵时取大值，反之取小值；电价高时取小值，反之取大值。）取小值；电价高时取小值，反之取大值。）二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法（4 4）排水）排水管厚度管厚度 220 4130 5(1)()pppdc cm pd标准管内径(cm) 2204b 许用应力，取管材抗拉强度的40，即 p管内液体压强，作为估算取 0 01()PPHMPac附加厚度，铸铁管取 0 7 0 9()ccm二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法4 4、总扬程计算总扬程计算（1）扬程损失计算）扬程损失计算yfuhhh22yLvhdg22fuvhg22()()22ppxxxpxxppxpLvLvhhdgdg式中，式中，h总扬程损失；总扬程损失； hy沿程阻力损失；沿程阻力损失； hfu局部阻力损失；局部阻力损失； V水流速度；水流速度； g重力加速度；重力加速度； L管长；管长； d管内径；管内径； 沿程阻力系数；沿程阻力系数； 局部阻力系数。局部阻力系数。二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法（2）总扬程计算）总扬程计算()zpxpHHK hh式中，式中，Hz水泵所需总扬程；水泵所需总扬程； Hp水仓底至排出口中心的高度；水仓底至排出口中心的高度； K排水管内壁淤积而使阻力增加的系数，排水管内壁淤积而使阻力增加的系数，较浑浊的水取较浑浊的水取K=1.7；清水取；清水取K=1。二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法Hz=Hp+KRQ2 22()()22ppxxxpxxppxpLvLvhhdgdg5 5、确定工况确定工况根据第一个公式，带入不同的流量根据第一个公式，带入不同的流量Q Q，得到，得到一组总扬程一组总扬程Hz的值，将此管路特性曲线绘的值，将此管路特性曲线绘制在初选水泵的特性曲线制在初选水泵的特性曲线上，确定工况点上，确定工况点二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法6 6、水泵吸上高度的验算、水泵吸上高度的验算2(10.3)(0.24)2xsdqxvHHHHhgH Hx x水泵在具体安装地点的吸上高度；水泵在具体安装地点的吸上高度；H Hs s最大允许吸上高度最大允许吸上高度NPSHNPSH必需的气蚀余量必需的气蚀余量H Hd d是泵安装地点的大气压头是泵安装地点的大气压头H Hq q饱和蒸汽压头饱和蒸汽压头10.310.3标准大气压头标准大气压头0.240.24水温在水温在2020时饱和蒸汽压头。时饱和蒸汽压头。xdqxHHHhNPSH或或二、选型设计的步骤和方法二、选型设计的步骤和方法离心式水泵的运行、检修和性能测定离心式水泵的运行、检修和性能测定一、启动前的准备工作一、启动前的准备工作1 1、全面检查、全面检查2 2、向泵内灌注引水、向泵内灌注引水注意：水泵绝对不能在泵腔内未灌满水就启动。注意：水泵绝对不能在泵腔内未灌满水就启动。灌水方法：由漏斗处人工灌水灌水方法：由漏斗处人工灌水 由旁通管引水由旁通管引水 用射流泵引水用射流泵引水 用真空泵引水用真空泵引水二、启动灌水关闭排水闸阀启动电机打开排水闸阀三、停泵关闭排水闸阀关闭真空表旋塞停止电机关闭压力表旋塞检查及整理清洁注意：停止时绝对禁止没有关闭出水闸阀就切断注意：停止时绝对禁止没有关闭出水闸阀就切断电源。电源。离心式水泵的运行、检修和性能测定离心式水泵的运行、检修和性能测定离心式水泵的性能测定离心式水泵的性能测定煤矿安全规程煤矿安全规程规定，每年雨季前，必须对排水设备进规定，每年雨季前，必须对排水设备进行联合试运转。行联合试运转。试运转结束应出具试运转报告。试运转结束应出具试运转报告。一、测定原理一、测定原理 逐渐改变闸阀开度，以改变管路阻力，使管路特性曲线逐渐改变闸阀开度，以改变管路阻力，使管路特性曲线逐渐改变，工况点也随着改变，工况点移动的轨迹即泵逐渐改变，工况点也随着改变，工况点移动的轨迹即泵的杨程曲线的杨程曲线 功率、效率曲线可由各测定的工况点参数计算得到功率、效率曲线可由各测定的工况点参数计算得到二、水泵性能测定二、水泵性能测定1、测定步骤、测定步骤第一步：测定泵的流量第一步：测定泵的流量Q：流量计测定或堰流测定：流量计测定或堰流测定第二步：计算泵的扬程第二步：计算泵的扬程H式中：式中：PB压力表读数压力表读数 PZ真空表读数真空表读数 z两表盘中心高差两表盘中心高差 dx、dp泵入口、出口内径泵入口、出口内径第三步：根据转速表、测功表，记录相应的转速第三步：根据转速表、测功表，记录相应的转速n n和轴功率和轴功率P P2442)11(8QddgzgpgpHxpzB离心式水泵的性能测定离心式水泵的性能测定第四步：计算效率第四步：计算效率第五步：调整闸阀开度，重新测定一系列工况数第五步：调整闸阀开度，重新测定一系列工况数据据Q Q、H H、P P、n n 、 ，绘制性能曲线。，绘制性能曲线。第七步：绘制额定转数第七步：绘制额定转数n ne e时的性能曲线时的性能曲线 根据比例定律进行换算，得一系列根据比例定律进行换算，得一系列H He1e1、Q Qe1e1、P Pe1e1、e1e1、H He2e2、Q Qe2e2、P Pe