矿井瓦斯泵的工作原理

矿井瓦斯泵第一章 矿井常用瓦斯泵的类型及原理瓦斯泵是矿井抽放瓦斯的动力设备。我国常用的瓦斯泵类型有水环泵、离心式鼓风机、回转式鼓风机(常用罗茨和叶氏鼓风机)三类。第一节 水环泵水环泵乃水环真空泵和水环压缩机所以，它既作真空泵用，又作压缩机用。(一)水环泵工作原理水环泵有单作用和双作用两类。单作用水环泵工作原理13—143入这个空间内，两端用侧盖8封住。侧盖上开有吸气孔17，它们分别与泵的进气5613—2吸气区、压缩区和排气区。程。水环泵的能量传递是以工作液体为媒介进展的。从上述分析知，每个小室中的液体时而远离叶轮，时而靠近叶轮，尤如一个液体活塞在小室中作往复运动。见图13—3，在吸气区(I区)工作液体自叶片得到机械能，并从叶片根部流向叶片外缘，使圆周速度增加，工作整个工作过程中工作液体起着传递能量的作用。断向泵体内注入确定量的液体，以补充随排气夹带走的液体。双作用水环泵工作原理13—423，两者具有上、下双4进、排气口l、6连接)的泵体侧盖连接。安排器内、外环间分为四个间隔，对角线上的两个ab和ef，使上、下吸气区与进气口相通，排气孔ab和ef五使上、下排气区与排气口相通。作用，水被甩向外围，形成一个与泵体内外表外形全都的椭圆形旋转水环。在水环内外表、叶轮轮毂及两侧盖之间形成上、下两个月牙形空间，由叶片分隔成假设干密闭小室。见图13—46，当从b点转向Cc点过程中，与排气孔相通，进展排气，同理，在转向下半周时，efgf，gh区间排气。可见，对这种水环泵，转予每转一转，各封闭小室分别完成两次吸气、压缩、排气过程，故称为双作用式。(二)水环泵构造SZ13l0SZ3(48119515310137见图13—11)内腔胃隔板分为吸气腔和排气腔，分别与吸、排气口连通，在靠泵体一侧壁上开气体泄漏，在轴套与填料箱614，并用压盖4压紧。进水管1612向填料箱引水，对填料箱起润滑、冷却和密封作用，同时对间隙A13—115pp2(系统压力)时，橡皮球因压力差作用而变形，小孔与排气孔连通；使泵内压缩区气体提前排气，从而避开了过压缩现象。SK13—12SK23187、6侧盖5、4固定在一起。左、右侧盖，左、右安排器及泵体构成了泵的定子。侧盖内有两层af6e和侧盖f泵进气口→专侧盖口腔→专安排器6腔→专泵内吸气区c泵的排气路线为泵内排气区西→专安排器e腔→专侧盖f腔→专泵排水口10用于启动前向泵内注水或运转中向泵内补充水。此外，泵体上还有一回1213—13L、下工作腔隔开，起到密封作用，以防相互窜气。水环压缩机、SZSK13—113—213—3。(三)水环泵工作系统煤矿抽放瓦斯的水环泵工作系统有水环泵、气水分别器和性能调整装置。图13—14为sz14，气水分别器10X7与泵出口连接，其出口与正压排气管路8CH4)的流淌路线为：煤体内CH4→吸气管4→专水环泵1→专管子7→专气水分别器10CH4排气管用户 10中

1011，当积水到确定程度，浮子升起，开关自动翻开，水由溢水管12放出。随着水位的下降，浮子落下，开关儿关闭，放水停顿，由此保持分别器内所需的水位，以保证泵内水最。1015161014冷水，以补充放掉的热水并起冷却作用。阀门32进展(但调整后的瓦斯30％)。阀门936和阀55其次节、离心式鼓风机离心式鼓风机是～旋转的叶轮把原动机的机械能传给气体，从而实现对气体的抽吸和压送。15～200kPa(低于15kPa200kPa为压缩机)。这种鼓风机接叶轮数分为单级和多级两类。因离心式鼓风机叶轮圆周速度较大(可达300m／sl0～60kPa4(一)离心式鼓风机的构造及主要零部件1。离心式鼓风机的构造离心式鼓风机转速高13—15为C100

1.2331.24596274内的轴承3支承．装于水乎中开机壳1410121l(合称为隔板)，构成鼓风机的级间气流通道。气体在鼓风机的流淌路线为进气口16→专吸入室17→专首级叶轮→专级间通道→专次级叶轮→专级间通道→专末181358、152．离心式鼓风机的主要零部件机壳离心式鼓风机的机壳用铸铁制成～·样用螺旋形于加工、拆装和检修，做成上、下水平对开式。素钢制造，叶轮的叶片用合金钢或铝合金制造。叶片焊接或铆接在轮盘上二，图13—16为中、低压鼓风机用后弯叶片的闭式叶轮。大流量鼓风机承受双吸叶轮。扩压器与回流器扩压器与回流器是多级鼓风机用于联接相邻叶轮气流通道的部件铸铁制造，构造如图13-17所示。扩压器入口正对叶轮出口，气流自叶轮出口流入扩压器，31802的速度和方向进入次级叶轮。动而引起叶片振动。有叶片扩压器较无叶片扩压器的特点是效率高(约高3％～5％)，径向尺寸小，但它对气流进气方向较敏感，性能曲线较陡。无叶片扩压器构造简洁，进气速度和方向对工况影响不明显，性能曲线平坦，可与不同叶片出口角的叶轮匹配工作。机的轴端、各级间密封部位均承受迷宫式间隙密封，其构造见图13—18所示。铝制或钢制密封片嵌入密封件的凹形槽内，与转动件上的齿槽协作，借气体流过该间隙时的节流受阻原理来实现密封o ’轴向推力平衡装置使用单吸叶轮的离心式鼓风机在工作中用在后盘上的总压力大于前盘上的总压力，因而对整个转子产生一个指向吸气侧的轴向推力，见图13—19所示。此力假设不加以平衡，鼓风机就无法工作。最常用的平衡方法是平衡13—201，其直径与叶轮入口直径相等，左侧6c气管连通所受压力缺乏1个大气压因而在平衡鼓上造成一个与轴向推力T反向的力F ，z p使轴向推力T得以平衡。但这种平衡不能将轴向推力全部平衡掉·剩余轴向推力由止推轴z承来担当。三、罗茨与叶氏鼓风机(--)罗茨鼓风机的构造和工作原理13-244582，由同步齿轮1传动作反向旋转。机壳两对边分别开有和吸、排气管道相连的吸气口及排气口吸入，歪排气口排出，到达抽吸、压送气体的目的。13-25。f相通，压力为吸气压力p与排气口相通．压力为排气压力矽B，因在此之前，召与吸气口相通，敝曰中压力仍为吸气压力p。位置b：容积B，‘孑排气口相通．排气口气体反冲入B内，使B内压力瞬间增大至排气压力≯。(等容压缩)。之后上部容积排气，下部容积吸气。位置c：与位置口一样．仅是上‘F转予位置对调，下部形成封闭容积B，压力也为pl。90B。则转子每转一周的理论排屠为Vl：=4B(13—9)由上述分析知；气体压力并非因容积缩小而提高，而是借排气孔高压气体回流提高的，即进展等容压缩。p-和pzE罗茨鼓风机转子与转予和转子与气缸之间应保持确定的间隙相互干预。但间隙不能太大，否则排气量和效率降低。间隙值由同步齿轮来保、证。23。两头的转子均为直叶，三头转子有直叶和扭叶两种。增加头数或用扭叶，可改善排气的不均匀性。其次章瓦斯泵房及附属设备’第一节瓦斯泵房一、泵房及要求50m20m外必需设有不低于放空管的避雷装置。调整把握，安全保护和参数监测等设施。同时还应有专用供热线路和良好的照明设备等。二、泵房设备与布置络、切换和调整的需要。泵房管路配置及各种设备的联络关系与布置见图14-1所示。1．4—114—2给出某矿SZ-4型水环泵房布置图。第：二节安全装置安全装置视其作用不同有放水装置、防爆防回火装置、放至和避霄装置等。一、管路放水装置在瓦斯抽放过程中，煤体含水在负压作-g-I下伴同瓦斯一起被吸入瓦斯管路，沿途存低堵塞。因此在管路低洼处和进用户前应装设放水装置。人工负压放水器14—32水人员翻开死堵3可将水放出放完后再将死堵拧紧这种放水器用于井下负压分支管路积水量不犬的低洼处。管内负压不宜过大，否则在关死堵时吸入空气。 ‘般负压在1000Pal、j下时应嘲较多。l；冬J6I-”N5、64斯管有水时，经阀424关闭，阀565、64fF最较大、负压较高处。一般设在水平管路与倾斜管路交界处、湿度突变处及低洼处。地嘶瓦斯管路放水器14-4l24轧斯通过放水器时，水沉积于积水罐l下部。当积水到达…定量时，翻开死堵6，接l叨水2二、防爆、防回火装置管路漏气，管内积水过多，造成局部堵塞，突然停泵或因机械故障抽放失常，地面放空管瓦斯浓度降低，一旦遇有火源便导致瓦斯爆炸。因此《煤矿安全规程》规定，抽放瓦斯系统必需设置防爆、防回火装置。目前这类装置有水封式、铜网式、板片式、卵石式和多功能式等几种类型。简易防爆器这种防爆器多设在瓦斯泵房和用户四周，其构造及设置见图14—5。当管内发生瓦斯爆炸2，使爆炸压力瞬间释放，从而保证了用户和机械设备的安全。铜网防爆、防回火器14—6水封式防爆、防回火器这种装置的构造见图14—7。正常抽放时，瓦斯通过水封被抽出或排出。一旦瓦斯管内发，{i燃烧或爆炸时，爆炸波和火焰被水封所隔绝，同时使防爆盖帽冲开，爆炸能量得以释放，从而到达防爆、防回火之目的。这种装置一般设置在泵房出H￡，瓦斯通过水封时会造成较大的抽吸阻力，因而井F三、放空蕾与避雷嚣放至管瓦斯泵房入、出口均应设置放空管及相应阀门，其作用与要求见表14一’1。避雷器为防止阴雨天雷电引起的电火花破坏瓦斯泵房或从瓦斯放空管点燃瓦斯瓦斯罐四周必需设置避雷器。第三节流量计瓦斯涌出规律和抽放效果，从而对抽放系统进展分析评价，到达科学治理的目的。．瓦斯流量计有多种，最常用的是孔板流量计。一、孔板流量计的安装与构造 、 、孔板流量计由节流元件一一孔板和测压元件构成．见图14—8。测压元件常用U型、杯割式或倾斜式压差计．丁：作介般用水。 ’使用时将流量计串入被测管路上，用软管将孔板前后的取压孔与u型测压计连接。第一卜五章矿井瓦斯泵的维护与操作行．埘瓦斯抽放系统的正常二li第一节瓦斯泵的H常维护弓保养 ．一、瓦斯泵的日常检查与维护检查各联接件的松紧程度，如有松动应准时紧固。检查各轴承及齿轮箱温度，如有过热现象应准时处理。瓦斯泵轴承及齿轮箱的允许温升和最高温度应符合表15—1之规定。 ．检查机器润滑系统是否正常，正确选择使用润滑油(脂)，依润滑制度规定周期。定期加油或换油，检查各润滑部位油量是否适当，不宜过多或过少，检查轴端密封是玲漏气l带有润滑油泵的瓦斯泵应检查油泵运行状况、油路(管)有无堵塞现象。留意各转动部件有无摩擦、振动等特别响声。水环泵应留意补水状况，排水温度不应超过40。C。二、运转参数的监测和浓度等。瓦斯泵司机应亲热监视瓦斯泵出、入口的压力和浓度值，按规定要求准时调整，糨打算是否放空。如有特别状况应马上报告。三、实行定期停机检查制度3～4其次二节瓦斯泵的操作及留意事项一、开机前检查f1)检查地脚螺栓及各接台面联接局部有无松动，检查联轴器销钉有无松动。检查齿轮箱、减速器润滑油是否按规定牌号添加，油量是否在规定的油线Et轴封装置应注入足够的润滑脂，带油泵的瓦斯泵应检查油泵是否仁油，油管及油过滤器：是p÷畅通。 ·有水冷系统的瓦斯泵应检查进水阀门是否完好，水路有无堵塞现象。2～3n作。二、瓦斯泵的开、停机操作及留意事项(一)瓦斯泵的开、停机操作1．离心式、罗茨与叶氏瓦斯泵开、停机操作单机运转启动摒作(图15-ia) ’34[12，离心式瓦斯泵应首先关闭瓦斯泵入口阀门l79，罗茨与叶氏瓦斯泵则应翻开入口阀|、^J19(旨在用出j8≈1理轻载启动)，‘启动冷却水泵(对带有水冷系统的瓦斯泵而言)或启动关心油泵(对集中供油润滑的瓦斯泵而言)，一点动电动机，试验电动机转向是否正确，假设正确，方可启动j(4)当润滑系统油压上升到规定值后，启动电动机，停顿关心油泵(此时主油泵已正常供油)}待电动机运转正常后，离心式瓦斯泵渐渐翻开入口阀l，罗茨与叶氏瓦斯泵渐渐关8，调整入口阀门17’H负压和H{Lj正Hi到达规定要求的数值。离心式、罗茨与叶氏瓦斯泵启动操作亦可按下述双机并联时瞥机启动步骤进展。15lb)离心式瓦斯泵：关闭出口阀门2(旨在零流量下轻载启动)与出口放空管阀门6，43l，启动瓦斯泵，并同时逐步翻开出口放空管阀门6·，依上述步骤启动其次台瓦斯泵。当两台瓦斯泵均启动后，再缓慢翻开各自出口阀门2，6，留意两者协调操作，同步完毕。罗茨与叶氏瓦斯泵：2j1和出口放空管阀门ti(旨在小压缩lF启动)，启动瓦斯泵，同离心式瓦斯泵并联启动步骤(3)315—1)电动机断电，24、入L]tillj13、大循环管阀『j9，柯开入【j阀I、--]5，将井Fl待电动机完全停转后．关闭轴瓦冷却水的循环水管。2．水环泵的开、停机操作当水环泵工作于既抽又压的系统时，其操作参见图13．14，挨次为。1)启动向填料箱和气水分别器内注水，12泵方可启动，39，点动电动机，试验转向是否正确，如正确方可进展启动；(5)启动电动机，3和出L9，到达所要求的：￡况，用阀16调整由气水分别器向泵的供水量(813F获得所要求的fl(9)调整向填料箱的供水量．使在保证密封的条件F管，接入输气管路。 、2)停泵电动机断电，关f