矿井排水设备PPT课件

矿井排水设备,学习提示,本章介绍了水泵的基本结构、性能、操作、日常维护、安装调试以及常见的故障与维修。学习本章，对于从事矿井维修的中级工、高级工、技师、高级技师，应能熟悉水泵的操作运行，并能进行日常的维护，而对于高级工及以上层次的人员，应能解决水泵的维修、中修和现场大修的关键技术问题，并能配合完成技术测定工作和调试工作。,第一节排水设备概述,在竖井、斜井、平硐或露天煤矿的采掘过程中，都会有涌水渗出。为保证煤矿安全生产，不致使涌水淹没矿井，必须及时地把矿水排到地面。这里仅就矿井涌水量、矿井排水过程及矿用水泵等作一简单介绍。,一、矿井涌水量及矿水性质,矿井自然涌水来自地下水和地表水。涌水量与矿区的位置、地形、水文地质及矿区气候等条件有关。在同一矿井中，一年四季涌水量也是不同的，如在雨季和融雪季节，涌水量就大些，其他季节大致是一定的。因此，在一年内有最大涌水期和正常涌水期之分，相对应的涌水量称之为最大涌水量和正常涌水量。矿井涌水量指单位时间涌入矿井的总水量，其单位是m3/h或t/h。有时为便于比较各矿涌水的大小，用每采一吨煤的涌水量表示涌水的相对值，称为含水系数。,在选择排水设备时，还需要考虑矿水的物理、化学性质，如容重(或重度)大小、水的酸碱性等因素。矿水因含有矿物质和泥砂，会使其容重比清水大，一般为995410052Nm3。排这种矿水，会加速水泵零件的磨损，因此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。此外，煤或岩石中含有硫酸盐(硫酸铁或硫酸镁等)及其他化合物，这些物质遇到水或空气氧化而生成硫酸，使水呈酸性。为防止酸性水腐蚀排水设备，在煤矿，一般pH5时，应采用耐腐蚀性材料制成的耐酸泵；对于排水管道，可在管内加防酸衬，如衬胶、衬聚氯乙烯、衬塘瓷等防护措施；为防止酸性水污染环境，必要时应在井下水仓投入石灰CaO、熟石灰Ca(OH)：或石灰石CaC03等进行中和处理。,二、矿井排水过程,为把井下涌水排至地面而设置排水设备，包括水泵机组、电气设备、管道及水井等。矿井排水设备一般分为主排水设备和辅助排水设备。,生产矿井的主排水泵设备设在井底车场附近。,生产矿井除井底车场的主排水设备外，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，为防止水窝被淹没，影响设备正常运行，都设有辅助排水设备。,三、矿井排水系统,水泵将矿井涌水排至地面的系统，通常随矿井深度、开拓系统及各水平涌水量大小而不同，有集中排水系统和分段排水系统。集中排水系统是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。分段排水系统是将全矿涌水集中到几个水平，然后分别将水排至地面。目前在我国煤矿大多采用集中排水系统，当矿井较深或多水平同时开采时，采用分段排水系统。集中排水系统较简单，开拓量小，基建费用低，管道敷设简单，管理费用也低。,四、矿用水泵简介,水泵的种类很多，根据作用原理可将水泵分为叶片式、容积式及其他型式三类。叶片式水泵包括离心式、轴流式及混流式等，容积式水泵包括往复式、回转式、齿轮泵及螺杆泵，其他型式有喷射式及水锤式等。,水泵是把电动机的能量传递给水，使水增加能量的一种机械。,目前我国煤矿采用最多的是离心式水泵，图61为单级离心式水泵的简图。,第二节离心式水泵,一、构造,1离心式水泵分类按离心式水泵的使用和结构特点，可进行下列分类。(1)按叶轮个数分类：单级泵。只有一个叶轮的泵称单级泵。一个叶轮使水增加的能量是有限的，目前国产矿用单级离心式水泵最高扬程不超过100m。多级泵。泵中有两个以上的叶轮串联在一根轴上，称多级泵。每个叶轮连续地给水增加能量，使泵的扬程随叶轮数目的增多而相应提高。因此，多级泵的扬程为单级泵的扬程与级数的乘积。目前矿用多级泵最高可达10级，其中各叶轮的大小、形状一般都相同。图62所示的为带有四个叶轮的四级泵，水流由吸水室1(多级泵中又称前段)进入第一级叶轮2，然后经与泵壳固定在一起的导水圈3将水引入第二级叶轮4；同理，水经过所有叶轮，最后进入压出室6(多级泵又称后段)，由排水管排出。,(2)按叶轮吸人方式分类：单吸式叶轮，一侧有吸人口，为单面吸人。双吸式叶轮，两侧都有吸人口，为双面吸人。(3)按泵壳形式分类：涡壳式，具有螺旋形泵壳的离心泵，绝大多数单级泵都是涡壳式。导叶式，具有固定导叶(导水圈)的分段离心泵，绝大多数多级泵都采用这种型式。(4)按轴的位置分类：卧式泵，轴水平放置。立式泵，轴垂直放置。在井筒掘进等处，要求占地面积小时多用此种。,二离心式水泵的主要构造部件及作用,图D型离心泵构造图1前段；2中段；3叶轮；4导水圈；5轴；6螺栓；7后段；8平衡板；9平衡；10尾盖；11轴承架；12大密封环；13小密封环；14轴套；15轴承；16弹性联轴节；17填料压盖；18填料,.,10,(1)流通部件。水在泵内流经的主要部件有吸人室、叶轮、导水圈、压入室。,图62多级离心式水泵简图1吸入室；2第一级叶轮；3导水圈；4第二级叶轮；5一泵壳；6压出室；7出水口,主要构造部件,吸人室。位于第一级叶轮前边。吸人室的作用是将吸水管中的水均匀地引向叶轮。在分段多级泵中一般用圆环形吸人室，在悬臂式单吸单级泵中多用锥形管结构。,叶轮。叶轮是使水增加能量的唯一部件。,图63闭式及半开式叶轮,导水圈。导水圈是与泵壳固定在一起带有叶片的静止圆环，如图64所示。,压出室。位于最后一级叶轮的后面。,压出室的作用是将最后一级叶轮流出的高速水流收集起来引向泵的排出口，同时在扩散管中将水的一部分动能转换为压力能。,图65螺旋形蜗室及环形压出室,离心式水泵除上述各流通部件外，为保证水泵可靠、经济的工作，还需要有其他组成部分。,(2)密封装置。,（3）轴向推力平衡装置,对于双面吸入的叶轮(图69)及对称排列的叶轮(图610)，都可以自行平衡轴向推力。,平衡鼓是在最后一级叶轮后面，装在轴上的圆柱体，如图611所示。,平衡盘也是装在末级叶轮之后，用键固定在轴上，如图612所示。,三、水泵的常见故障与维修,水泵运行中的故障分为腐蚀和磨损、机械故障、性能故障和轴封故障四类。这四类故障往往相互影响，难以分开，如叶轮的腐蚀和磨损会引起性能故障和机械故障，轴封的损坏也会引起性能故障和机械故障。,1腐蚀和磨损,腐蚀的主要原因是选材不当，发生腐蚀故障时应从介质和材料两方面人手解决。磨损常发生在输送浆液时，主要原因是介质中含有固体颗粒。对于易损件，在磨损量达到一定程度时应予以更换。,2机械故障,振动和噪声是主要的机械故障。振动的主要原因是轴承损坏，或出现汽蚀和装配不良，如泵与电动机不同轴，基础刚度不够或基础下沉、配管蹩劲等。,3性能故障,性能故障主要是指流量和扬程不足、泵汽蚀和驱动电动机超载等意外事故。,轴封故障主要指密封处出现泄漏。填料密封泄漏的主要原因是填料选用不当、轴套磨损。机械密封泄漏的主要原因是端面损坏、密封圈被划伤或折皱。,4轴封故障,离心水泵常见的故障及处理方法见下表。,离心泵常见的故障及处理方法：,矿井通风机,一、矿内空气与矿井通风的基本任务,1、矿井通风的基本任务连续不断地供给井下足够的新鲜空气；把有害气体和悬浮的矿尘冲淡到安全浓度以下，并排出矿井；为井下创造良好的气候条件。2、矿井中的有害气体矿内空气中常见的有害气体，就其危害而言可分为：窒息性气体：氮、二氧化碳、瓦斯；有毒性气体：一氧化碳、二氧化氮、硫化氢、二氧化硫、氨；爆炸性气体：瓦斯、氢；它们的基本性质、对人的危害、来源及安全浓度等见附表：,对有害气体的防治措施主要有：加强检测，以便及时发现问题，及时进行处理。加强通风。用适量的风量将各种有害气体冲淡到安全浓度以下。如果某种有害气体储量大，可以采取抽放的办法。通风不良的或不通风的巷道、应在其出口处设置栅栏，并挂上“禁止人内”的警示牌。预防煤炭自燃和矿内火害，以及瓦斯、煤尘爆炸。遵守放炮规程，采用水炮泥，既可消焰降尘，又可减少二氧化碳。喷雾洒水是降低二氧化氮、硫化氢、二氧化疏及二氧化碳含量的有效措施。中毒急救：a、将中毒者或窒息者移到新鲜风流巷道中或地面、对昏迷假死者，清除口中堵塞物，解开上衣；对氧化碳中毒者注意保暖。b、人工呼吸或输氧。氧化碳中毒者在纯氧中可掺入5-7的二氧化碳促进恢复呼吸功能；二氧化氮、硫化氢、二氧化硫中毒者只能用拉舌法或活动上肢法进行人工呼吸。c、药物治疗，粘膜受害时，用l硼酸水或弱明矾水冲洗眼、漱口，并饮用牛奶、蜂密减轻刺激；硫化氢中毒时可用浸有氯水的毛巾或棉花，放在患者鼻、口旁，也可给患者喝少许稀氯水溶液解毒。,3、煤矿安全规程的相关规定,采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得低于20，二氧化碳浓度不得超过0.5。矿井需要的风量按井下同时工作人的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。必须按实际供风量核定矿井产量(不得超风生产)。采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷风速不得低于0.25ms，掘进中的岩巷和其它通风行人巷道不得低于0.15ms，矿井必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风：对采掘工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，应根据测风结果采取措施，进行风量调节。矿井必须有足够数量的通风安全检测仪表。,二、矿井通风系统,1、矿井必须有完整的独立通风系统。,其内容包括：,地面安装有主要通风机；有进、回风井筒；保证井下有足够的风量；进回风巷道有足够风流畅通的断面；有控制风流流向的通风设施。,2、串联通风与并联通风：,规程规定矿井的生产水平和采区，必须实行分区通风，采掘工作面都应实行独立通风。采掘工作面采用串联通风的次数不得超过1次；且在进入被串联的工作面的风流中装设甲烷断电仪，瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过05。开采有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出危险的煤层时，严禁任何两个工作面之间串联通风。,严禁全矿井串联通风(即“一条龙”通风)。,（1）串联通风的风阻等于各串联巷通风阻之和，风量不变，因而增加了通风的阻力和通风难度。（2）被串联工作面的空气质量无法保证，有害气体和粉尘浓度增加。（3）一旦前一个工作面发生火灾、瓦斯煤尘爆炸与瓦斯突出事故会直接危害被串工作面，扩大灾害的范围。,3、串联通风的危害是：,4、老塘通风：指进、回风流部分或全部经过采空区的通风方式。老塘通风危害很大，它能使采空区残煤加速氧化发生自然发火，还能将采空区的瓦斯等有毒有害气体带或稀释到爆炸浓度，发生瓦斯爆炸事故，因此井下严禁老塘通风。采掘工作面的进风和回风都不得经过采空区和冒顶区。5、原煤炭部在关于强化一通三防工作，控制瓦斯煤尘事故的通知中要求：井下要消灭不符合规程规定的串联风、循环风、利用老塘通风和微风、无风作业。6、扩散通风只适应于在进风流中而无瓦斯涌出的长度不超过6米、人口宽度大于15米的硐室。,7、主要通风机的安装与管理要求：,矿井必须采用机械通风；主要通风机必须安装在地面；必须保证主要通风机连续动转；严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用；装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次；每月检查1次主要通风机；生产矿井的主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40；每季度应至少检查1次反风设施，每年应进行1次反风演习。因检修、停电或其它原因停止主要通风机运转时，必须制定停风措施。主要通风机停止运转时，受停风影响的地点，必须停止工作，切断电源，工作人员生撤到进风巷道中，由值班矿长迅速决定全矿井是否停止生产，工作人员是否全部撤出。主要通风机停止运转期间，对由1台主要通风机担负全矿通风的矿井，必须打开井口防爆门和有关风门，利用自然风压通风；,8、采空区必须及时封闭，采煤工作面和采区开采结束后必须在45天内，封闭完毕。,9、通风设施,通风设施：矿井应根据通风需要，设置风门(不得设置单道风门)、风墙、风窗和风桥等通风设施，有效地控制风流，通风设施不得随意拆除。采空区和报废的井巷必须及时封闭。每组风门不少于两道，通车风门间距不小于一列车长度，行人风门间距不小于5米。进、回风巷道之间需设风门时，同时设反向风门，其数量不少于两道。风门不能同时敞开，防止风流短路。,三、矿井通风设备的作用,矿井通风设备的作用是向井下输送新鲜空气，供人员呼吸，并使有害气体的浓度降到对人体和安全无害的程度；同时，调节温度和湿度，改善井下工作环境，保证煤矿生产安全。,四、矿井通风机的分类,般可从以下几方面进行分类。根据风流在风机叶轮内部的流动方向不同，可分为离心式(风沿轴向流人叶轮，在叶轮内转为径向流出)和轴流式(风沿轴向进入叶轮，经叶轮后仍沿轴向流出)两种。,根据通风机叶轮数目不同，分为单级风机(只有一个叶轮)和两级风机(同一轴上装有两个D，f；轮)。根据通风机叶轮进风口数目的不同，分为单侧进风(只有一个进风口)和双侧进风(叶轮有两个进风口)两种。根据通风机产生风压大小，分为低压风机(全压小于1kPa)、中压风机(全压为13kPa)和高压风机(全压为315kPa)三种。根据通风机的用途不同，可分为主要通风机(负责全矿井或某一区域的通风任务)和局部通风机(负责掘进工作面或加强采煤工作面通风)两种。,1离心式通风机的构造,离心式通风机示意图1一叶轮；2一机壳；3一集流器；4一前导,轴流式通风机示意图1一集流器；2前导叶；3一第一级叶轮；4一中导叶；5一第二级叶轮；6后导叶；7扩散器；8主轴；9疏流器；10一外壳,2.轴流式通风机,五、主要通风机的故障与维修,运行中的主要通风机随时都有可能出现一些异常现象，这往往是风机故障或事故的前兆。,判断风机的故障有直接分析法、间接分析法、和综合分析法三种。直接分析法是根据风机运行中的异常现象，通过看、听、摸、嗅直接观察来判断故障点；间接分析法是一种以流体力学等知识为基础，在掌握直接分析法、熟悉设备系统的前提下，借助于逻辑推理的方法来判断故障点及其原因的方法；综合分析法是直接分析法与间接分析法的结合，是通过故障的表面现象，找出引起故障的主要原因，从而确定故障的准确部位的方法，它也是故障诊断的基本方法。,当主要通风机运行中出现故障时，要根据故障现象分析引起故障的原因，并及时采取有效措施，防止故障扩大，从而避免风机受到严重损坏。如果某些故障在初发期能通过简单的调节或处理而获得解决，则不必停机检修，否则均要停机检修；同时要注意，在任何情况下，对于轴承过热都不允许采用冰或冷水来冷却轴承，以免轴衬弯曲变形。,下面介绍常见的故障以及处理方法。,一、轴承温度过高,主要通风机及其附属设备，轴承温度过高是常见的故障。1故障产生的原因(1)轴承注油过多。(2)油脂质量不好或油脂老化变质。(3)油质不清洁。(4)轴承缺油，油道被堵或补充不及时，造成供油中断，发生干摩擦，温度会急剧上升。(5)轴承装配不良而引起轴承过热现象，有下面几种情况：滑动轴承轴瓦顶间隙过小。,轴承箱盖与座联接螺栓紧力过大或过小。由于轴与轴承安装歪斜，前后轴承不同心，或联轴器找正不好，使两根轴同轴度误差过大。轴承内圈与轴装配过松或过紧。轴承外圈与座装配过松或过紧。一轴多轴承都给定位，当环境温度变化时轴伸缩，造成滚子卡死而发热。(6)轴承箱激烈振动，加大轴承负荷而发热。,2解决的方法,(1)减少注油，润滑油注到油标位置，润滑脂注到油腔的131/2。(2)改换合格的油脂。(3)更换清洁的油脂。(4)对缺油的要立即补充，对压力润滑系统，要疏导管道，保持油路畅通，并保持一定油压，贮油箱油位下降的应补充油量。,(5)轴承的安装，要注重质量，严格找正或验收。已经发生问题的要针对不同情况处理。调整轴瓦间隙。调整联接螺栓的紧力。重新找正轴与轴承的同轴度。轴承内圈过松过紧的要进行检修。轴承外圈过松过紧的，能调整的进行调整，例如外圈过松的可临时加垫，过紧的则应进行检修或更换。一轴多轴承的，在轴向只能一个定位，其余则应浮动。(6)轴承箱激烈振动，要根据具体情况进行解决。,二、轴承的噪声(响声),轴承的噪声通常是轴承磨损的预兆。正常运转的轴承，发出轻微、乎稳、均匀而有节奏的声音；有故障的轴承，会发出异响或不正常的噪声。,(1)发出很高的口哨似的声音，说明轴承内油量不足。(2)发出有节奏的敲击声或撞击声，说明滚子或滚道有剥落现象。(3)发出很尖的声音，说明轴承间隙太小。(4)发出碰击声，说明保持器与滚子发生碰击。(5)发出断断续续的声音，说明轴承有脏物。(6)发出哗啦哗啦的敲击声，说明滚子断裂或破碎。轴承发出的异响，应用听针或改锥顶起轴承外盖听诊。,轴承的几种噪声和原因：,三、轴流式通风机主轴右端轴承箱过度发热或轴承损坏,70B2、2K60型轴流式通风机的主轴右端，都有类似的轴承箱，如下图所示，左边有一双列圆锥滚子轴承4，承担径向载荷；右边有3个(单级叶轮为2个)单列圆锥滚子轴承，承担轴向推力，或简称为推力轴承，其中-iE一反(单级叶轮为一正一反)，承担右向或左向轴向推力。,图主轴轴承箱局部示意图1、2、3轴承；4轴承套；5一圆盘；6一垫圈；7轴套；8-垫圈；9盖；10斜套。,(1)轴承箱日久变形，主要是横向缩小，会将调心轴承4夹紧，使轴承温升过高。(2)轴承内圈与轴上斜套配合过松或过紧，过松则轴被磨损；过紧则滚道间隙减小