三篇排水设备概述课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三篇 矿山排水设备,辽宁工程技术大学机械工程学院,第十一章 概 述,矿井开采方式：,竖井、斜井、平硐或露天煤矿。,矿山排水设备的作用：,为保证矿井安全生产，不致使涌水淹没矿井，将采掘过程中，不断涌出的矿水及时地排到地面。,第一节 矿山排水系统,一、矿水,矿井自然涌水：,地下水、地表水。,矿井人为涌水：,水砂充填矿井和黄泥灌浆矿井的充填废水及灌浆水。,1,、矿井涌水量：,单位时间涌入矿井的总水量,（,m,3,/h,或,t/h,）,最大涌水期：,雨季和融雪季节，相的涌水量称之为最大涌水量；,正常涌水期：,其它季节，相的涌水量称之为正常涌水量。,含水系数：,每采一吨煤的涌水量（比较各矿涌水的大小）,m,3,/t,2,、矿水的性质：,（,1,）矿水的,容重,：一般为,9954,10052 N/m,3,。,要设置水仓或沉淀池，使水中泥砂沉淀后，再经水泵排至地面。,（,2,）矿水的,酸碱性,：,矿水按氢离子指数分为：酸性,(pH7),防止酸性水腐蚀排水设备的措施,（,当,pH5,时）：,A,、采用耐腐蚀性材料制成的耐酸泵，排水管道可在管内加防酸衬（衬胶，衬聚氯乙烯，衬搪瓷）等防护措施；,B,、必要时，为防止酸性水污染环境，应在井下水仓投入石灰（,CaO,）、熟石灰,Ca(OH),2,或石灰石（,CaCO,3,）等进行中和处理。,二、矿井排水系统,主排水设备：,设在井底车场（最低处）附近。,矿井自采掘工作面涌出的水，沿着巷道排水沟，自行流至井底车场附近的水仓中，然后经主排水泵将水排至地面。,辅助排水设备：,A,、局部排水设备：,设在箕斗井底、有水窝的罐笼井底、胶带输送机斜井底及集中下山等处。,水泵通过排水管将水排到井底车场水沟中。,B,、采区排水设备：,设在采区。,在水沙充填矿井，由于水中含有大量泥沙，需在采区设沉淀池，经第一次沉淀后，由采区排水设备将水排至运输巷道水沟中。,C,、移动排水设备：,设在掘进工作面，随掘进工作面的推进而移动。,（一）集中排水系统,集中排水系统：,将全矿涌水集中到最低水平，然后由主排水设备一次排到地面。,特点：,集中排水系统较简单，开拓量小，基建费用低，管道敷设简单，管理费用低。,1,、竖井,单水平开采：,多水平开采：,缺点：,上水平的水引到下水平后，再排上去，浪费了势能，增加了电耗。,2,、斜井,：,斜井可通过钻孔下排水管，钻孔垂直深度一般不超过,300m,，管材采用钢管。,特点：,不但节约管材，而且降低了生产运行费用，还可提高斜井井筒利用率，增加提升能力。,方法：,管子与钻孔间用水泥砂浆封死，防止孔壁塌落及水沙等流入井下。,(,二,),分段排水系统,将全矿涌水集中到几个水平，然后分别将水排至地面。,1,、单水平开采：,先将涌水排至井筒中间水仓，然后再由中间水泵房的水泵将水排至地面。,2,、多水平开采：,（,1,）当各水平涌水量都较大时，则分别设置排水设备，将各水平涌水分别排至地面。,（,2,）当下水平的涌水较小时，可将下水平涌水，用辅助水泵排至上水平水仓中，然后由上水平主排水泵将水一起排至地面。,三、水仓：,用来专门储存矿水的巷道,水仓主要作用,：,（,1,）,储存,调节,、集中矿水：,当涌水量产生波动或排水设备发生故障停泵时，贮存矿井涌水,;,（,2,）沉淀矿水,泥沙：防止进入水泵，以免加快水泵的磨损。,水在水仓中流动的速度要求：,小于,0.005m/s,，且流动时间要大于,6h,（水仓巷道长不得小于,100m,）。,水仓数量：,至少有两个：主、副水仓，以便清理时轮换使用。,水仓总容量,:,煤矿安全规程,规定为：,（,1,）正常涌水量在,1000m,3,/h,及其以下时，主要水仓的有效容量应能容纳,8h,的正常涌水量。,（,2,）正常涌水量大于,1000m,3,/h,的矿井，主要水仓的有效容量可按下式计算：,V=2,（,Q+3000,）,m,3,但主要水仓的总有效容量不得小于,4h,的矿井正常涌水量。,四、水泵房：,（一）水泵房位置：,在井底车场附近。其原因：,（,1,）运输巷道的坡度都向井底车场倾斜，便于矿水沿排水沟流向水仓；,（,2,）排水设备运输方便；,（,3,）由于靠近井筒，缩短了管路长度，不仅节约管材，而且减少了管路水头损失，同时增加了排水工作的可靠性；,（,4,）在井底车场附近，通风条件好，改善了泵与电机的工作环境；,（,5,）水泵房以中央变电所为邻，供电线路短，减少了供电损耗。,（,6,）一旦井底车场被水淹没，关闭水平通道的防水门后，继续抢险排水，在万不得已的情况下，人员和设备还可由此撤出。,水,泵,房,在,井,底,车,场,的,位,置,：,（二）水泵房的设备布置,三台水泵的水泵房布置如图所示。,水仓的水,水仓篦子,水仓闸门,配水井（水仓闸门共两个，分别与主、副水仓相通，轮换使用，在配水井上部操纵）,配水闸门,吸水井或两侧的配水沟（两侧的配水沟再进两侧的吸水井）（配水井及吸水井内均有供人员上、下的梯子，以便于安装检修和清理水井，井上覆盖着带纹的钢板）,（三）水泵房结构尺寸,1,水泵房长度,L=n L,0,+,l,1,(n+1)m,n,水泵台数；,L,0,水泵机组,(,泵和电动机,),的总长度，,m,，可查样本；,l,1,水泵机组的净空距离，一般为,1,5,2m,。,2,水泵房的宽度,B=b,0,+b,1,+b,2,m,b,0,水泵基础宽度，,m,；,b,1,水泵基础边到轨道一侧墙壁的距离，一般为,1,5,2m,；,b,2,水泵基础另一边到吸水井一侧墙壁的距离，一般为,0,8,lm,。,3,水泵房的高度,1,）水泵房的高度应满足检修时起重的要求，一般为,3,4,5m,；,2,）根据水泵叶轮直径确定：在,D350mm,时，取,4,5m,，并应设有能承受起重质量为,3,5t,的工字梁，在,D350mm,时，取,3m,，可不设起重梁。,水泵基础的长和宽应比水泵底座最大外形尺寸每边约大,200,300mm,。大型水泵基础应高于泵房地板,200mm,。,第二节 矿山排水设备,一、矿山排水设备的组成,水泵、电动机、起动设备、管路、管路附件等和仪表等,。,管路附件：,（,1,）带过滤网的底阀；,（,2,）调节闸阀；,（,3,）逆止阀,（,4,）灌水漏斗、放气栓、旁通管、真空表、压力表等。,水泵按作用原理分类：,叶片式水泵：,离心式、轴流式及混流式等；,容积式水泵：,往复式、回转式（齿轮泵、螺杆泵）等；,其它型式：,喷射式、水锤式等。,我国煤矿采用最多：离心式,少数采用：活塞式、喷射式水泵,二、矿用水泵工作原理,（一）离心式水泵,1,、主要组成：,叶轮、轴、螺旋形泵壳、吸入口、压出口。,2,、工作原理：,压出原理：,叶轮中流体产生离心力,吸入原理：,入口处形成真空,（二）往复式水泵：,1,、主要组成：,活塞、泵缸、吸水阀和压水阀。,2,、工作原理：,当曲柄不断旋转时，活塞就不断往复运动，泵的吸水和压水过程就连续不断地进行。,（三）喷射式水泵,1,、主要组成：,高压供水管、喷嘴、混合室、喉管、扩散器、吸水管、排水管。,2,、工作原理：,高压水经供水管以很大的速度从喷嘴射出，使喷嘴出口处的压力低于大气压力，于是吸水井中的水在大气压力作用下经吸水管进入混合室，进行能量传递，成为射流流出。,三、离心式水泵的工作参数,1,、流量,单位时间内水泵排出的水量。,体积流量用,Q,表示，单位为,m,3,/h,、,m,3,/s,或,L/s,等；,质量流量用,Q,M,表示，单位为,kg/h,或,kg/s,等。,2,、扬程（,H m,H,2,O,）,单位重量的水通过水泵所获得的能量或压头。,3,、功率,轴功率（输入功率）（,N kW,）,：,原动机传给泵轴上的功率。,有益功率（输出功率）（,Ne kW,）,：,单位时间内流过水泵的流体所获得的功率。,4,、效率（,）,泵有益功率与轴功率之比。,5,、转速（,nr/min,）,泵轴每分钟的转数。,6,、允许吸上真空度（,Hs,mH,2,O,）,保证离心式水泵不产生汽蚀现象的允许吸上真空高度。,四、离心式水泵分类,1,、按叶轮个数分：,单级泵、多级泵,2,、按吸入方式分：,单吸式、双吸式,3,、按泵壳形式分：,涡壳式（中开式）,导叶式（分段式）,4,、按轴的位置分：,卧式、立式,第十三章 离心式水泵,构造,第一节 离心式水泵的主要部件,一、转动部分,1,、叶轮：,给水增加能量。,结构：,前盘、后盘、叶片组成。（分闭式、半开式、全开式）,二、固定部分,1,、吸入段：,将吸水管中的水均匀地引向叶轮。,结构,：圆环形、锥形管,2,、压出段：,收集末级叶轮流出的高速水流引向出口，同时将部分动能转换为压力能。,结构：,螺旋形、环形。,3,、中段：,导流、增压。,结构：,由导水圈、返水圈（带有叶片的静止圆环）与泵壳固定在一起组成。,三、密封部分,1,、密封环：,叶轮与泵壳之间的密封。,结构：,分大口环、小口环。,2,、填料函：,泵轴与泵壳之间的密封。其松紧度对水泵 的性能有影响。,结构：,由填料箱、填料、压盖组成。,第二节,轴向推力平衡装置,一、轴向推力产生的原因：,离心式叶轮前、后盘受流体作用的面积不等，产生的压力不等，从而产生了一个指向吸水侧的轴向推力。,二、危害：,（,1,）轴推力会推动叶轮及装在轴上的整个转子沿轴线向吸水侧移动，使之与固定部分摩擦而损坏；,（,2,）使叶轮出口与导水圈入口中心偏离，恶化了流动状况，降低水泵效率。,三、轴向推力的平衡方法：,（,1,）平衡孔：,单级泵用,（,2,）双吸入口：,大流量泵,（,3,）对称排列：,偶数叶轮用,（,4,）平衡鼓：,多级泵,（,5,）平衡盘：,多级泵,平衡盘特点：,A,、自动平衡轴向推力，总是处于动态的平衡状态；,B,、结构紧凑，平衡效果好；,C,、由于轴的窜动，使平衡盘和平衡板经常磨损以及增加漏损。,第三节 矿山常用离心式水泵,主要排水设备：多级泵，主要是,D,型离心式水泵；,辅助排水设备：单级泵，主要以,B,型离心泵为主。,一、,D,型水泵,1,、,D,型泵的构造,D,型泵属于单吸、多级、分段离心式水泵。它可输送清水或物理化学性质类似于水的液体，输送液体的温度不得超过,40,。,固定部分：,前段、中段、后段、导水圈、尾盖及轴承架等零部件，用螺栓联结。,转动部分：,数个叶轮和一个平衡盘。整个转子部分支承在轴两端的单列向心滚柱轴承上。,水泵的轴向推力采用平衡盘平衡。,水泵的吸水口为水平方向，排水口为垂直向上。,2,、型号：,50D,、,65D,、,80D,、,100D,、,125D,、,150D,、,200D,、,250D,等八种，前,5,种转速为,2950r/min,，后三种为,1480r/min,。,3,、型号意义：,旧编制：吸水口直径、,D,、单级额定扬程,级数,新编制：,D,、额定流量、,、单级额定扬程,级数,煤矿排水使用的多级泵，除,D,型外，还有,DA,型、,GD,型、,TSW,型等老产品。,近年来 生产的大流量、高扬程水泵：,DS450-100,型、,100DM-100,型、,DQ280-100,型泵、其单级扬程都是,100m,，最高级数可达,10,级，流量也较大,。,