第十二章矿山排水设备

,*,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,第十二,章,章,矿,矿山排,水,水设备,第一节矿山排,水,水设备,概,概述,第三节矿用离,心,心式水,泵,泵,第二节离心式,水,水泵在,管,管路中,工,工作,第四节排水设,备,备的运,行,行和维,护,护,第五节矿山排,水,水设备,选,选型设,计,计,第一节,矿,矿,山,山排水,设,设备概,述,述,一、矿,山,山排水,系,系统,1.矿,水,水：矿,水,水分为自然涌,水,水和开采工,程,程涌水。,矿井涌,水,水量：,单位时,间,间涌入,矿,矿井的,矿,矿水总,量,量，其,随,随地质,构,构造、,气,气候条,件,件、开,采,采方法,等,等多种,因,因素的,影,影响，,一,一年中,有,有最大涌,水,水量和正常涌,水,水量。,含水系,数,数：单位煤,炭,炭产量,的,的涌水,量,量。,2.排,水,水系统,矿水分,为,为自然涌,水,水和开采工,程,程涌水。,1）直,接,接排水,系,系统；,2）集,中,中排水,系,系统；,3）分,段,段排水,系,系统；,3.水,仓,仓,作用：储水和,沉,沉淀矿,水,水。,1）必,须,须能容,纳,纳8小,时,时的涌,水,水量；,2）水,仓,仓中水,的,的流动,速,速度要,小,小于0.005m/s；,3）有,主,主水仓,和,和副水,仓,仓；,4）水,仓,仓地板,铺,铺设轨,道,道；,4.水,泵,泵房,作用：安装水,泵,泵和电,机,机等设,备,备的硐,室,室，大,多,多数泵,房,房布置,在,在井底,车,车场附,近,近。,1）便,于,于矿水,沿,沿排水,沟,沟流向,水,水仓；,2）排,水,水设备,运,运输方,便,便；,3）靠,近,近井口,，,，缩短,管,管路，,节,节约能,耗,耗；,4）通,风,风条件,好,好，改,善,善了泵,与,与电机,的,的工作,环,环境；,5）供,电,电线路,短,短，节,约,约供电,损,损耗；,二、矿,山,山排水,系,系统的,组,组成,1）水,泵,泵；,2）电,机,机；,3）启,动,动设备,；,；,4）管,路,路和管,路,路附件,；,；,5）各,种,种仪表,；,；,第二节,离,离,心,心式水,泵,泵在管,路,路中的,工,工作,一、排,水,水管路,特,特性,对于泵,即，管,路,路系统,的,的管路,特,特性。,Hc,q,V,Hz,泵的管,网,网特性,曲,曲线图,1.泵,的,的气蚀,现,现象,二、离,心,心,泵的吸,水,水高度,机械侵蚀,化学腐蚀,内向爆炸性冷凝冲击，微细射流疲劳破坏,汽泡溃灭活性气体凝结热,腐蚀性破坏,2.吸,水,水高度,（,（泵的,几,几何安,装,装高度,）,）,列吸水,池,池液面0-0,及,及泵入,口,口断面1-1,之,之间的,能,能量方,程,程式有,：,：,吸上真,空,空度,3.水,泵,泵允许,吸,吸上真,空,空度,水泵允许安,装,装高度,水泵允许吸,上,上真空度,水泵样本中,给,给出的允许,吸,吸上真空度,，,，是在标准,工,工况下测得,的,的，当水泵,的,的使用条件,与,与规定条件,不,不同时，应,换,换算,【,例,】,在海拔500m某地安,装,装一台水泵,，,，其输水,q,V,=135L/s，输送,水,水温,t,=30，,该,该泵样本上,提,提供的允许,吸,吸上真空高,度,度,H,s, =5.5m.吸水,管,管内径,d,=250mm, 设吸,入,入管路总损,失,失,h,s,=0.878m。求：,H,g,应为多少,？,？,【,解,】,由表查得海,拔,拔500m,力,力时大气压,强,强,p,a,= 9.51,10,4,Pa，由附,录,录查得水,温,温为,t,=30时,的,的饱和蒸汽,压,压强,p,V,=4.2365kPa。查,表,表得30,水,水的密度,=995.6,/m,3,。修正后的,吸,吸上真空高,度,度为：,又因为：,所以，泵的几何安装高度应为：,4.气蚀余,量,量,1）装置气,蚀,蚀余量,装置气蚀余,量,量与吸入管,路,路机构和管,路,路中流速有,关,关而与水泵,结,结构无关。,2）临界气,蚀,蚀余量（必,须,须气蚀余量,）,）,单位重量流,体,体从水泵入,口,口到泵内压,力,力最低点的,压,压力降称为临界气蚀余,量,量（必须气,蚀,蚀余量）。,3）允许气,蚀,蚀余量,欲使水泵不,发,发生气蚀，,装,装置气蚀余,量,量应大于临界气蚀余,量,量（必须气,蚀,蚀余量）。,4）允许气,蚀,蚀余量与临,界,界气蚀余量,得,得关系,当,对应的吸上真空高度达最大值,对应的允许,吸,吸上真空高,度,度,三、离心式,水,水泵工况分,析,析及调节,同比例,的性能曲线的交点；,Hc,q,V,泵性能曲线,管网特性曲线,q,VM,H,M,M,1.水泵工,作,作点,2.运行工,况,况点的稳定,性,性,稳定工作的,条,条件，泵零,流,流量的扬程,大,大于管路的,测,测地高度,2.运行,工,工况点的,稳,稳定性,泵零流量,的,的扬程大,于,于管路的,测,测地高度,：,：,1）稳定,工,工作的条,件,件,引起不稳,定,定工作的,原,原因,a.转速,变,变化,b.泵本,身,身特性曲,线,线的形状,2）经济,工,工作的条,件,件,3.水泵,工,工况点的,调,调节,1）闸门,节,节流调节,前提条件：,分 类：,改变节流部件的开度。,实施方法：,n,C,出口端和进口端节流。,q,V,q,V,q,V,M,M,M,H,q,V,N,h,N,N,K,优缺点：简单、可,靠,靠、方便,、,、调节装,置,置初投资,很,很低；节,流,流损失很,大,大，调节,量,量严,重,重，单向,：,：小于额,定,定流量的,方,方向。,2）减少,叶,叶轮数目,前提条件,：,：多级泵，,多,多个叶轮,串,串联；,当泵的扬程高于实际需要的扬程时，减少叶轮数目。,实施方法：,注 意：,只能拆除中间级或末级叶轮。,优缺点：调节工作,量,量大，对,效,效率的影,响,响较小。,3）切削,叶,叶轮直径,若叶轮叶,片,片切割量,较,较小，则,2y,和,不变，且,切,切割前、,后,后的出口,速,速度三角,形,形相似。,前提假设,：,：,切割前、,后,后性能参,数,数的对应,关,关系：,或,对于中、高比转速的离心泵（,n,s,=80350,，可认为,则有,=,D,2,b,2,切割前、,后,后性能参,数,数对应关,系,系的本质,：,：,并不是切,割,割前、后,运,运行工况,点,点之间的,关,关系，而,是,是切割前,、,、后对应,工,工况点之,间,间的关系,。,。,或,对,中高比转,速,速,的离心泵,，,，其切割,前,前、后的,对,对应工况,点,点均在同,一,一条过坐,标,标原点的,切,切割抛物,线,线上。,对于上述情况，即认为：,D,2,b,2,= ，,则,切割前、,后,后对应工,况,况,点应,遵循的规,律,律 ：,（3）叶,片,片切割后,，,，应对叶,轮,轮进行动,、,、静平衡,试,试验。,对于离心通风机,：一种是前盖和后盘一起切割；另一种只切割叶片，不切割盖、盘。,对于混流泵,：把前后盖板切割成不同直径。,图4-25 混流泵叶轮车削方式,（a） 斜车削；（b）平行车削,对于分段式多级离心泵,， 切割时应保留其前、后盖板，只切割叶片。 以避免因导叶内径和叶轮外径之间的间隙过大而导致泵的效率下降。,（4,）,）,叶,叶,片,片,切,切,割,割,中,中,前,前,盖,盖,和,和,后,后,盘,盘,的,的,处,处,理,理,问,问,题,题,：,：,四,、,、,离,离,心,心,泵,泵,的,的,联,联,合,合,工,工,作,作,设,计,计,制,制,造,造,一,一,台,台,新,新,的,的,高,高,压,压,泵,泵,或,或,风,风,机,机,比,比,较,较,闲,闲,难,难,，,，,而,而,现,现,有,有,的,的,泵,泵,或,或,风,风,机,机,的,的,容,容,量,量,已,已,足,足,够,够,，,，,只,只,是,是,扬,扬,程,程,不,不,够,够,时,时,。,。,1.,泵,泵,的,的,串,串,联,联,运,运,行,行,在,改,改,建,建,或,或,扩,扩,建,建,后,后,的,的,管,管,道,道,阻,阻,力,力,加,加,大,大,，,，,要,要,求,求,提,提,高,高,扬,扬,程,程,以,以,输,输,出,出,较,较,多,多,流,流,量,量,时,时,。,。,3),串联运行的特点：,串联各泵所输送的流量均相等；而串联后的总扬程为串联各泵所产生的扬程之和。即：,2)串,联,联,运,运,行,行,的,的,目,目,的,的,：,：一,般,般,来,来,说,说,，,，,泵,泵,串,串,联,联,运,运,行,行,的,的,主,主,要,要,目,目,的,的,是,是,提,提,高,高,扬,扬,程,程,，,，,但,但,实,实,际,际,应,应,用,用,中,中,还,还,有,有,安,安,全,全,、,、,经,经,济,济,的,的,作,作,用,用,。,。,1,）,）什,么,么,是,是,串,串,联,联,运,运,行,行,：,：前,一,一,台,台,泵,泵,向,向,后,后,一,一,台,台,泵,泵,的,的,入,入,口,口,输,输,送,送,流,流,体,体,的,的,运,运,行,行,方,方,式,式,。,。,C,H,c,-q,V,H-q,V,、,、,M,B,B,B,q,V,B,q,V,M2,M,2,q,V,H,O,同性能泵串联运行,M,1,q,V,H,O,不同性能泵串联运行,4),串,串,联,联,运,运,行,行,工,工,况,况,点,点,5),串,串,联,联,运,运,行,行,时,时,应,应,注,注,意,意,的,的,问,问,题,题,2,经,济,济,性,性：,尽,量,量,选,选,用,用,同,同,种,种,型,型,号,号,性,性,能,能,的,的,泵,泵,，,，,否,否,则,则,流,流,量,量,较,较,大,大,的,的,泵,泵,必,必,然,然,在,在,低,低,流,流,量,量,下,下,工,工,作,作,，,，,经,经,济,济,性,性,不,不,好,好,。,。,1,宜,适,适,场,场,合,合,：,：,前,泵,泵,的,的,扬,扬,程,程,排,排,至,至,后,后,面,面,泵,泵,时,时,应,应,有,有,剩,剩,余,余,扬,扬,程,程,。,3,启,动,动,程,程,序,序（,离,离,心,心,泵,泵,）,）,：,：,启,启,动,动,时,时,，,，,首,首,先,先,必,必,须,须,把,把,两,两,台,台,泵,泵,的,的,出,出,口,口,阀,阀,门,门,都,都,关,关,闭,闭,，,，,启,启,动,动,第,第,一,一,台,台,，,，,然,然,后,后,开,开,启,启,第,第,一,一,台,台,泵,泵,的,的,出,出,口,口,阀,阀,门,门,；,；,在,在,第,第,二,二,台,台,泵,泵,出,出,口,口,阀,阀,门,门,关,关,闭,闭,的,的,情,情,况,况,下,下,再,再,启,启,动,动,第,第,二,二,台,台,。,。,4,泵的结,构,构强度,：,：由于后,一,一台泵,需,需要承,受,受前一,台,台泵的,升,升压,故,故选择,泵,泵时，,应,应考虑,到,到两台,泵,泵结构,强,强度的,不,不同。,5,串联台,数,数：串联运,行,行要比,单,单机运,行,行的效,果,果差，,由,由于运,行,行调节,复,复杂,一,一般,泵,泵限两,台,台串联,运,运行；,。,。,2.泵的并联运行,由于外,界,界负荷,变,变化很,大,大流,量,量变化,幅,幅度相,应,应很大,为了,发,发挥泵,与,与风机,的,的经济,效,效果，,使,使其能,在,在高效,率,率范围,内,内工作,，,，往往,采,采用两,台,台或数,台,台并联,工,工作，,以,以增,减,运行台,数,数来适,应,应外界,负,负荷变,化,化的要,求,求时。,并联运,行,行的工,作,作场合,：,：,并联各泵所产生的扬程均相等；而并联后的总流量为并联各泵所输送的流量之和。即：,1）什么是,并,并联运,行,行：两台,或,或两台,以,以上的,泵,泵向同,一,一压力,管,管路输,送,送流体,时,时的运,行,行方式,。,。,2）并联运,行,行的目,的,的：一般,来,来说，,并,并联运,行,行的主,要,要目的,包,包括：,增,增大流,量,量；台,数,数调节,；,；一台,设,设备故,障,障时，,启,启动备,用,用设备,。,。,3）并联运,行,行的特,点,点,泵并联,后,后的性,能,能曲线,的,的作法,：,：把并,联,联各泵,的,的性能,曲,曲线,H,-,q,V,上同,一,一扬,程,程点,的,的流,量,量值,相,相加,。,。,4）,并,并联,运,运行,工,工况,点,点,q,VC,h,EO,-,q,V,h,FO,-,q,V,B,2,B,1,B,2,B,1,C,q,VB,B,q,VM,M,M,H,c,-q,V,H-q,V,q,V,H,O,同性能泵并联运行,H,(m),q,V,O,不同性能泵并联运行,E,F,O,5）,并,并联,运,运行,时,时应,注,注意,的,的问,题,题,1,宜适,场,场合,：,：管道,特,特性,曲,曲线,，,，并,联,联效,果,果越,好,好。,3,经济,性,性：对经,常,常并,联,联运,行,行的,泵,泵，,为,为保,证,证并,联,联泵,运,运行,时,时都,在,在高,效,效区,工,工作,，,，应,使,使各,泵,泵最,佳,佳工,况,况点,的,的流,量,量相,等,等或,接,接近,。,。在,选,选择,设,设备,时,时，,按,按B,点,点选,择,择泵,。,。,4,并联,台,台数,：,：从并,联,联数,量,量来,看,看，,台,台数,愈,愈多,并,并联,后,后所,能,能增,加,加的,流,流量,越,越少,，,，即,每,每台,泵,泵输,送,送的,流,流量,减,减少,，,，故,并,并联,台,台数,过,过多,并,并不,经,经济,。,。,第四,节,节,矿,矿,山,山排,水,水设,备,备的,运,运行,和,和维,护,护,一、,离,离心,式,式水,泵,泵的,运,运行,（一,）,）离,心,心式,水,水泵,的,的启,动,动,1,启动,前,前向,泵,泵内,灌,灌水,：,：产生,吸,吸上,真,真空,度,度，,灌,灌水,方,方式,有,有人,工,工灌,水,水，,旁,旁通,管,管灌,水,水，,射,射流,泵,泵注,水,水。,2,关泵,启,启动,：,：减小,启,启动,电,电流,，,，减,轻,轻对,电,电网,的,的冲,击,击。,（二,）,）运,行,行中,注,注意,事,事项,1,经常,注,注意,电,电压,、,、电,流,流的,变,变化,。,。,2,检查,轴,轴承,温,温度,和,和润,滑,滑现,象,象。,3,检查,防,防松,装,装置,是,是否,齐,齐全。,4,注意,泵,泵的,噪,噪音,及,及振,动,动情,况,况。,6,注意,观,观察,出,出口,压,压力,表,表、,真,真空,表,表的,读,读数。,5,检查,填,填料,密,密封,情,情况,，,，填,料,料箱,温,温度,和,和平,衡,衡装,置,置回,水,水管,的,的水,量,量。,（三,）,）水,泵,泵的,停,停机,关闭,排,排水,阀,阀，,真,真空,表,表，,长,长时,间,间不,工,工作,是,是，,应,应放,空,空水,。,。,二、,排,排水,设,设备,常,常见,故,故障,1,泵内,存,存有,空,空气,真,真空,表,表和,压,压头,降,降低,。,。,2,吸水,管,管堵,塞,塞，,真,真空,表,表读,数,数比,正,正常,值,值大,，,，压,力,力表,小,小。,3,排水,管,管堵,塞,塞，,压,压力,表,表比,正,正常,值,值大,，,，真,空,空表,比,比正,常,常值,小,小。,4,泵叶,轮,轮堵,塞,塞，,压,压力,表,表和,真,真空,表,表比,正,正常,值,值小。,6,泵内,产,产生,气,气蚀。,5,排水,管,管破,裂,裂，,压,压力,表,表读,数,数降,低,低，,真,真空,表,表读,数,数突,然,然上,升,升。,泵与风机,三、,水,水泵,的,的性,能,能测,定,定,（一,）,）测,定,定原,理,理和,方,方法,以前,，,，我,们,们曾,从,从理,论,论上,对,对泵,的,的性,能,能曲,线,线进,行,行分,析,析，,但,但由,于,于流,体,体在,叶,叶轮,内,内的,流,流动,情,情况,非,非常,复,复杂,，,，至,今,今还,不,不能,用,用理,论,论计,算,算的,方,方法,获,获得,泵,泵的,性,性能,曲,曲线,。,。因,此,此，,通,通过,试,试验,手,手段,开,开展,对,对泵,性,性能,的,的研,究,究，,或,或对,已,已有,的,的产,品,品确,定,定其,实,实际,的,的工,作,作性,能,能就,显,显得,极,极为,重,重要,。,。,试验,目,目的,：,：,确,定,定泵,的,的工,作,作性,能,能曲,线,线，,从,从而,确,确定,它,它的,工,工作,范,范围,，,，以,便,便向,用,用户,提,提供,经,经济,、,、合,理,理地,使,使用,和,和选,择,择的,可,可靠,数,数据,。,。,通,过,过试,验,验得,到,到的,性,性能,曲,曲线,来,来校,核,核设,计,计参,数,数，,检,检验,是,是否,达,达到,了,了设,计,计所,要,要求,的,的技,术,术指,标,标，,以,以便,修,修改,设,设计,或,或改,进,进制,造,造质,量,量。,泵与风机,1.,扬,扬程,的,的测,定,定,现场,测,测出,泵,泵的,进,进出,口,口压,力,力和,流,流量,即,即可,计,计算,水,水泵,扬,扬程,，,，同,时,时记,录,录相,应,应工,况,况的,转,转速,和,和轴,功,功率,即,即可,得,得不,同,同工,况,况下,的,的一,组,组参,数,数，,从,从而,绘,绘出,泵,泵机,组,组的,运,运行,特,特性,曲,曲线,。,。必要时要,进,进行相似,换,换算。,泵与风机,（二）测,定,定装置和,仪,仪表,1.压力,测,测量仪表,目前矿,用,用水泵出,口,口压力较,高,高一般采,用,用金属压,力,力表和真,空,空计来测,量,量泵的进,、,、出口压,力,力。,测量稳,定,定压力时,，,，最大工,作,作压力不,应,应超过量,程,程的23，测量,脉,脉动压力,时,时，最大,工,工作压力,不,不应超过,量,量程的l,2；测,量,量高压时,，,，最大工,作,作压力不,应,应超过量,程,程的35；为了,保,保证测量,的,的准确度,，,，最小工,作,作压力不,应,应低于量,程,程的13。按照,此,此原则根,据,据被测最,大,大压力算,出,出一个数,值,值后，从,压,压力表产,品,品目录中,选,选取测量,范,范围稍大,于,于该值的,压,压力表。,选,选择矿井,主,主排水泵,出,出口压力,的,的压力表,时,时，其量,程,程最大刻,度,度应不小,于,于13,倍,倍工作压,力,力。精度,不,不低于0.5-1.5级。,注意压,力,力的保护,问,问题和安,装,装位置。,泵与风机,压力表安,装,装应注意,如,如下事项,：,：,压力表,必,必须经过,校,校验合格,后,后才能安,装,装；,压力表,尽,尽可能安,装,装在温度,为,为0一40、,相,相对湿度,小,小于80,、振动,小,小、灰尘,少,少、没有,腐,腐蚀性物,质,质的地方,；,；,压力表,所,所在的地,方,方光线要,充,充足或具,有,有良好的,照,照明，为,了,了便于观,察,察仪表值,和,和确保安,全,全，压力,表,表必须垂,直,直安装。,在,在一般情,况,况下，安,装,装高度与,一,一般人的,视,视线平齐,，,，即15m一1,6m左,右,右；对于,高,高压压力,表,表应高于,一,一般人头,，,，即17m1. 8m,左,左右。,压力表,和,和真空表,安,安装好后,，,，需有明,显,显的标志,。,。,泵与风机,2.流量,测,测量装置,和,和仪表,孔板流量,计,计,喷嘴流量,计,计,孔板流量计,喷嘴流量,计,计,泵与风机,文丘里,管,管流量计,文丘里管,流,流量计,L140D,L250D,泵与风机,电磁和,超,超声流量,计,计,泵与风机,3.功率,和,和转速的,测,测量及计,算,算,4.水泵,效,效率的计,算,算,（三）测,定,定注意事,项,项,1.要同,时,时记录各,项,项参数，,以,以避开各,种,种因素的,干,干扰。,2.工况,点,点要分布,均,均匀。,3.每改,变,变一个工,况,况要停留2-3分,钟,钟，待水,流,流稳定后,再,再测量下,一,一组数据,。,。,泵与风机,第二节,风,风机的现,场,场测定,一、测定,原,原理,风机产,生,生的全,压,压P等,于,于风机,出,出口的,全,全压减,去,去入口,的,的全压,，,，即,风机进,出,出口截,面,面的全,压,压等于,静,静压及,动,动能之,和,和,风机全,压,压计算,公,公式,现场测,出,出风机,的,的进出,负,负压压,力,力和流,量,量及气,体,体密度,即,即可计,算,算风机,的,的全压,，,，至于,静,静压可,有,有全压,减,减去静,压,压得到,，,，同时,记,记录相,应,应工况,的,的转速,和,和轴功,率,率即可,得,得不同,工,工况下,的,的一组,参,参数，,从,从而绘,出,出风机,机,机组的,运,运行特,性,性曲线,。,。必要时,要,要进行,相,相似换,算,算。,流体机械原理、设计及应用,二、测,定,定装置,和,和仪表,利用测,压,压孔测,定,定静压,为测量,风,风机入,口,口截面,处,处的负,压,压，可,在,在该截,面,面的壁,面,面上安,装,装测压,板,板，如,图,图所示,，,，在板,上,上打测,压,压孔，,通,通过连,通,通管与,显,显示仪,表,表相接,。,。,测压孔,的,的直径,可,可取D,23mm,，,，孔的,型,型式对,测,测量值,有,有影响,，,，设计,和,和加工,时,时应予,注,注意。,流体机械原理、设计及应用,测定静,压,压场时,，,，可用,静,静压喷,管,管。如,图,图所示,，,，气流,通,通过内,部,部收缩,通,通道时,，,，其压,强,强作用,在,在周围,的,的测孔,上,上，并,且,且通过,引,引出管,内,内的气,体,体传至,显,显示仪,表,表，显,示,示静压,值,值。这,种,种喷管,的,的优点,是,是对气,流,流方向,不,不敏感,，,，偏斜,40,对读,数,数无影,响,响。当,用,用皮托,管,管测定,静,静压时,因为,它,它对方,向,向较敏,感,感，使,用,用时应,特,特别注,意,意。,静压喷,管,管,1-受,压,压孔；2-引,出,出管,