矿山排水设备.doc

矿山排水设备一 矿水的物理性质与酸度：矿水PH值034678101114酸度强酸性弱酸性中性弱碱性强碱性物理性质混浊的，浓茶色混浊的，黄色混浊的清洁的，透明清洁，透明，味好二矿山排水设备组成：1.离心式水泵2.电动机3.起动设备4.吸水管5.滤水器6.底阀7.排水管8.调节闸阀9.逆止阀10.旁通管11.灌引水漏斗12.放水管13.放水闸阀14.真空表15.压力表16.放气栓三离心式水泵的工作原理：（一）压水原理：当水泵启动高速运转时，由于水轮中的水没有足够大的向心力来维持水作高速圆周运动，水就做离心运动，以很高的速度和压力从水轮边缘向四周甩出去，汇集泵体内为高压水，沿着出水管开到高处。（二）吸水原理：大气压力的作用。水轮高速旋转时，由于作离心运动向水轮的四周，水轮的中心部位即成为一个真空的低压区，而吸水井水面上却受着大气压力的作用，在大气压力和水泵内部低于大气压力的压力差作用，经过滤网和底阀，吸入泵内。1个标准大气压=760毫米水银柱=10.33米水柱（最大的吸水扬程，泵内绝对真空）四离心式水泵的性能参数：（一）流量：1.体积流量：Q表示单位：升秒 ；米3秒；米3小时2.重量流量：G表示单位：公斤秒；吨小时； 换算公式：G=YQ 式中Y-水单位体积的重量，叫做重度， 纯水Y=1公斤/升=1000/米3 矿水Y=1015公斤1050公斤/米3（二）扬程：H简称米1.实际吸水扬程：Hx2.实际排水扬程：Hp3.实际扬程：Hs.y Hs.y=Hx+Hp（垂直管路） Hs.y=Lx.Sinax+Lp.Sinap(倾斜管路)式中：Lx-吸水管的倾斜长度（自水面算起）； Lp-排水管的倾斜长度 米； ax-吸水管与水平面之间的角度 度； ap-排水管与水平面之间的角度 度。4.总扬程： 水泵的实际扬程Hs.y和损失扬程hs之和，叫总扬程H。 公式则：H=Hs.y+hs=Hx+Hp+hs(米)（三）功率：水泵的功率可分为有效功率。1.有效功率：水泵在单位时间（1秒钟）内对流经其内的水所做的有效功的大小，叫做水泵的有效功率。用符号Nx表示。 Nx=YQH(公斤.米/秒) Nx=YQH/102 （千瓦） Nx=YQH/75 （马力）式中Y-水的重度 公斤/升 Q-水泵的体积流量 升.秒 H-水泵的扬程 米2.轴功率：水泵工作时，电动机传给水泵上的功率，叫做水泵的轴功率，由于水泵的各种能量损失所以轴功率总比有效功率大些，两者之差就叫做损失功率。 符号 ：Nz Nz=YQH/102n (千瓦) Nz=YQH/75n (马力)式中n-水泵的效率3.配用功率：水泵选用的电机功率，叫做水泵的配用配套功率。Nd表示配用功率比轴功率稍大些。 Nd=KB YQH/102n式中Nd-配用功率 千瓦 KB-功率的备用系数Q20米3/小时 KB=1.5Q=2080米3/小时 KB=1.31.2Q=80300米3/小时 KB=1.21.15Q300米3/小时 KB=1.1Y-矿水的重度 公斤/升Q-额定流量 升/秒H-额定扬程 米n-水泵的最高效率4.效率：水泵在工作时，由于存在着机械摩擦损失，水摩擦损失和泄漏损失等泵内损失，故其水泵的有效功率必然小于轴功率，水泵的有效功率与轴功率之比的百分数，就是水泵的效率，以n表示公式：n=Nx/Nz100%=YQH/102Nz100% 正常达到90%5.转速和运转比例定律：水泵轴每分钟的旋转圈数，叫做水泵转速，n表示转/分，水泵的流量，扬程和功率随着转速的改变而改变的变化规律，叫做水泵的运转比例定律，公式表示如下：1）水泵的流量与其转速成正比：Q1/Q2=n1/n2式中Q1-水泵在原转速n1时的流量 Q2-水泵在新转速n2时的流量2)水泵的扬程与其转速的平方成正比： H1/H2=(n1/n2)2式中H1-水泵在原转速n1时的扬程H2-水泵在新转速n2时的扬程3）水泵的功率与转速的立方成正比 N1/N2=(N1/N2)3 式中N1-水泵在原转速N1时的功率 N2-水泵在新转速N2时的功率 （也适用于通风机）6.允许吸上真空高度： 离心泵在工作时，能够吸上水的最大吸水扬程，叫做允许吸上真空高度，Hs表示单位：米。实际吸水扬程H，等于允许吸上真空高度Hs减去吸水管中的压力损失hs.x和速度水头u2/2g以后，才叫做实际吸水扬程。公式：Hx=HsHx.su2/2g离心泵的主要零部件一 水轮：（叶轮）1. 闭式：后轮盘，前轮盘，轮叶，轮毂，（卧式水泵）2. 开式：后轮盘，轮叶，轮毂，（立式水泵）清水无腐蚀性：铸铁有腐蚀性：耐酸青铜，镍铬合金钢二泵轴和轴承： 1.泵轴优质碳素结构钢（45号钢）锻制而成 （轴套）保护耐腐蚀3. 轴承：滚动轴承和滑动轴承1） 滚动轴承多用于轴直径小于65毫米，它不仅受径向力和轴向推力，故多使用止推轴承及单列向心滚子轴承2） 滑动轴承：带有平衡盘，单吸，多级透平式水泵三泵壳：（定子） 分三段：进水段，排水段，中段四导向器和反水道： 1.在单吸多级透平式水泵的水轮外圆周上，安装着有叶片的固定不动的圆圈，叫做导向器，导水轮，导水圈，（导叶体） 2.反水道又叫导叶五密封环： 1.装在叶轮进水口的大密封环，或叫做吸水密封环 2.装在叶轮外面的导叶体上的小密封环，或叫做背侧密封环（导叶套）六填料箱：（盘根） 1.填料压盖 2.填料 3.填料环 4.填料座 矿用离心式水泵一 单机悬臂式离心泵：（一） BA型单吸泵1. 技术性能：名称性能范围流量（米3/小时）4.5360扬程（米）898效率（）3583.7转速（转/分）1450. 2900允许上吸真空高度（米）3.38.7轴功率（千瓦）0.46640.4电动机功率（千瓦）1.1552. 型号含义：4BA-12A型泵的型号含义：4是吸水口直径的英寸数；BA单吸，单机悬臂式离心清水泵；12是比转数被10除的整数，即比转数为120；A表示该泵更换了不同外径的水轮（二） B型单级泵：性能与BA型不一样，只是结构上不同：转向相反，顺时针旋转，轴承采用润滑脂润滑（三） BZ型单级泵：性能与B型不一样，结构不同：水泵直接安装在JQz型立卧两用的标准电动机轴上，用叶轮螺母固定叶轮，泵盖和泵体铸成一体，叶轮从后面装入泵体，泵体和电动机法兰盘之间用直联架连接。二单级双吸式离心泵：(一)sh型单级泵1.技术性能名称性能范围流量（米3/小时）126576扬程（米）11100效率（）6786转速（转/分）1450. 1465. 2900. 2930允许上吸真空高度（米）1.86轴功率（千瓦）15.4129.6电动机功率（千瓦）301352.型号含义：10sh-13A型泵的型号含义是：10-吸水口直径的英寸数sh-双吸单机卧式离心清水泵13-比转数除以10得整数A-表示该泵换了不同外径的水轮（二）s型和sA型单级泵：sA型泵为SH型的改进产品，S型泵为SA.SH型的改进产品，其性能特点:流量大，扬程小，最高效率可达86三多级单吸离心泵：（一）DA型多级泵1.结构特点：1）中段2）水轮3）泵轴（45号碳素钢）4）导向器5）密封环6）平衡盘（耐磨铸铁）7）平衡环（铸铜）8）排水段导向器9）排水段以及轴承，轴套（巴氏合金衬层轴承）2.DA型多级离心式水泵的技术性能：名称性能范围流量（米3/小时）10.8345.6扬程（米）14351效率（）5072转速（转/分）1450允许上吸真空高度（米）68轴功率（千瓦）1.18450电动机功率（千瓦）2.25004. 型号含义：4DA-89型泵的型号含义：4-吸水口径的英寸数DA-单级多吸分段式8-比转数被10除的整数9-水轮级数（二）D型和GD型多级泵 1.结构特点：（略） 2.技术性能：D型和GD型泵的技术性能名称型号：D型GD型流量（米3/小时）12.6485100700扬程（米）21.9685285950效率（）54.5806475转速（转/分）1480. 29502980允许上吸真空高度（米）3.57.23.76.3轴功率（千瓦）1.4359821602300电动机功率（千瓦）2.2105024025003.型号含义：150D305型和6GD676的型号含义：150-吸水口的直径毫米数D-单吸多级分段式离心泵30-单级扬程，米5-水轮级数6-吸水口直径的英寸数G-高转数D-单吸多级分段式67-单级扬程，米6-水轮级数离心泵轴向推力的平衡方法一 产生推力的原因: 水轮在工作时，水轮进口处的压力P1低于大气压力，出口处的压力P2高于大气压力，压力P2的水经水轮和导向器之间的径向间隙进入水轮与泵壳之间的空间。由于作用力水轮的前轮盘上的总压力小于作用于水轮的后轮盘上的总压力，造成水轮两侧压力不平衡，因此产生由排水侧向吸水侧的推向力。二轴向推力的危害： 可以摩擦水轮和导向器，泵壳。三轴向推力的平衡方法：1.平衡孔法（叶轮上小孔即是）2.止推轴承法3.平衡盘法：平衡盘与平衡环间隙0.51.0毫米，泵轴的最大窜量不大于4毫米，回水管流量不超过水泵流量的1.53离心式水泵与管路的性能曲线一 水泵的性能曲线：1. 流量与扬程曲线：流量增大，扬程降小。2. 流量与功率曲线：流量增大，功率增大。3. 流量与效率曲线：流量与效率形成峰状曲线。流量零，效率零；流量增大，效率增大；流量超大，效率降低。二管路性能曲线： 损失扬程的确定与管路的性能曲线的绘制： 损失扬程包括吸水管和排水管的损失扬程。 一部分是由于水在管路的直线部分流动时的阻力所造成的扬程损失叫做沿程阻力损失。 另一部分是水在滤水器，底阀，闸阀，逆止阀，和弯头等管路附件中流动时的阻力所造成的扬程损失，叫做局部阻力损失。1， 沿程阻力损失的计算： hs.y=L/d . v2/2g式中hy.s-沿程阻力损失，米；L-管路直线部分长度，米；d-管路的内径，米；v-管内的水流平均速度，米/秒；g-重力加速度 g=9.81米/秒 ；-沿程阻力系数 一般新管路可取=0.020.03旧的要增加1.32倍。2.局部阻力损失的计算： hj.s=&v2/2g式中hj.s-局部阻力损失，米；v-管内水流的平均速度，米/秒g-重力加速度 g=9.81米/秒2&-局部阻力系数 各种管件的局部阻力系数管件名称滤水器和底阀逆止阀闸阀（全开）扩散管&值561.70.10.260.25管件名称有喇叭口进水口无喇叭口进水口45弯头90弯头&值0.20.50.10.150253.损失扬程的确定和管路性能曲线的绘制：hs=hy.s+hj.s =Ld . v2/2g+&v2/2g =(L/d+&)v2/2g因水在管路中的平均速度v的大小同流经管路的流量Q和管路的截面积s=/4d2(d为管内径)有关。损失扬程为：hs=(L/d+)(892d4)Q2=RQ2式中R-管路阻力系数损失扬程hs与流量Q的平方成正比，因此把公式写成： H=Hs.y+RQ2这个公式叫管路性能曲线方程式，由此得 R=(H-Hs.y )/Q2三工况调节：工况调节方法：1. 闸阀节流法2. 改变水轮数目法3. 削短水轮轮叶长度法1） 扬程和水轮叶直径的平方成正比H/H1=D1/D22)流量和水轮叶的直径三次方成正比 Q/Q1=(D/D2)33)功率和水轮叶的直径的五次方成正比 N/N1=(D1/D2)5式中D1，D2-分别表示轮叶削短前后的直径H.H1-分别表示轮叶削短前后的扬程Q,Q1-分别表示 轮叶削短前后的流量N.N1-分别表示轮叶削短前后的功率实践证明当轮叶削短10时，水泵的效率要降低1，因此轮叶长度削短极限为D2=0.8D1轮叶削短长度的8-10.离心式水泵的联合运转和性能估算一联合运转： （一） 并联运转:1.并联目的：扬程和流量增加（主要增加流量）2.并联条件：扬程基本相等，初始扬程应相同；水流量和扬程曲线是无峰的，不然的话会有一台不起作用，反而水向倒流的。（二）串联运转：1.串联目的：主要提高扬程，同时流量也相应提高 2.串联条件：流量基本相等，最大流量应相同；后一台水泵的强度应承受两台水泵压力的总和。二性能估算： （一）流量的估算：1.根据水泵的口径大小来估算流量：式中Qg-水泵的估算 流量 米3/小时Dr-水泵的吸水口直径 英寸上式中对多级泵的流2量估算结果稍偏大。2.根据水轮的直径和出水口宽度来估算流量： Qg=28.2D2b2式中的D2-水轮的直径 米 b2-水轮的出口宽度 毫米（二） 扬程的估算：1. 根据级数。水轮的直径和转速来估算扬程： Hg=0.000137jD22n2式中的Hg-水泵的估算扬程 米 j-水泵的级数 D2-水轮的直径 米 n-水泵的转速 转/分2.根据级数，水轮直径和电动机极对数来估算扬程： Hg=JD2 2/1000p2式中的g-水泵的级数 D2-水轮的直径 毫米 p-电动机的极对数3.根据转速和水轮直径来估算扬程： 1）转速n=2900转/分钟时：Hg=D2/10式中D2-水轮直径 厘米2） 转速为n=1450转/分钟时Hg=D22/40（三） 配用功率的估算：Nd=QH/200式中Nd-水泵的配用功率，千瓦；Q-水泵的流量，米3/小时；H-水泵的扬程，米。（四）所需水泵总扬程的估算： H=KHs.y=k(Hx+Hp)(1-31)式中：H-所需水泵总扬程，米； Hs.y-实际扬程，米； Hx-吸水扬程（一般取Hx=5.5米）； Hp-排水扬程，米； K-管路的损失扬程系数 ：垂直管路K=1.11.15米，倾斜管路K=1.31.35（倾角ap20）；K=1.251.30（ap=2030）;K=1.201.15(ap30)矿井排水设备的选择计算一 选择计算的一般原则：1. 井下涌水量超过50立方米/小时以后者，排水设备至少要安装两组，另外要备轮换检修用的水泵，排水能力保证20小时内排除涌水。2. 矿水的PH值小于5时，应采取防酸措施，选用耐酸泵。3. 排水设备必须设有防水设备，以防涌水突然增大。二 主要排水设备的选择计算：1. 按正常涌水量确定所需水泵的总排水能力：Q=24Q2c/20 (1-32)式中Q-按正常涌水量的水泵排水能力，米3/小时Q2c-正常涌水量，米3/小时 根据公式（1-31）（1-32）计算出的流量Q和扬程H，初选水泵型号，确定每台泵的流量Q1和扬程H。2. 在正常涌水量期间所需工作水泵的台数:(n2c)n2c=24n2c/24Q13. 在最大涌水量期间所需工作水泵台数：（nmax）nmax=24Qmax/24Q14. 在正常涌水量期间水泵每昼夜工作时数：T2C。小时T2C=24 2C/Q 若两台同时工作时数为T2C/2小时5. 在最大涌水量期间水泵每昼夜工作时数：Tmax.小时Tmax=24Qmax/Q（二）管路的选择计算： 1.管路材质的选择： 1）实际扬程在250米以内，可以选用焊接管，在250米以上需选用无缝钢管。 2）实际扬程在100米以内，可选用带法兰盘的铸铁管。 2.排水管直径的确定: 1)查表选择： 根据水泵的流量来选择排水管的直径水泵的流量： 米3/小时排水管的直径： 毫米水流速度： 米/秒30751.89501001.75701251.551001501.551251501.951501751.752002001.752502002.203002501.702. ）计算选择：排水管