《采掘机械》-2排水设备

2、矿山排水设备的任务

将矿水及时地排送至地面，为井下创造良好的工作环境，确保人员及设备安全生产。

矿井排水设备分为固定式和移动式。固定式排水设备根据其服务范围又分为主排水设备、区域排水设备和辅助排水设备。3、矿山排水设备的分类

涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于地面水和地下水。1、矿井来源一、概述4、建井排水的特点(1)排水设备的工作状态是经常变化的。(2)矿水泥砂含量较大，排水设备要耐磨、通畅。(3)排水设备停放位置要经常变动，要求它移动灵活。一、概述5、立井井筒施工期间的排水方法(1)气动潜水泵-吊桶排水(2)吊泵排水(3)多级卧式泵排水。l-进气管；2-排气管；3-气动潜水泵；4-排水管；5-吊桶吊泵多级卧式泵

二、离心式泵的工作原理及性能参数1．离心式水泵的工作原理1）流量（Q）单位时间内水泵所排出的水的体积。单位：m3/s、m3/h2）扬程（H）单位重量的水通过水泵后所获得的能量，单位：m。（1）吸水扬程(Hx)：水泵轴线到吸水水面的垂直高度，m。（2）排水扬程(Hp)：水泵轴线到排水管出水口中心的垂直高度，m

。（3）实际扬程(Hc)：吸水扬程与排水扬程之和,即：

Hc=Hx+Hp2、离心式水泵的性能参数3）功率（N）：水泵在单位时间内所做的功的大小。单位：kW。（1）轴功率：电动机传给水泵轴的功率（即水泵的输入功率）。（2）有效功率（Nx）：单位时间内水通过水泵所获得的能量（即水泵的输出功率）。2、离心式水泵的性能参数4）效率（η）:水泵的有效功率与轴功率的比值。5）转速（n）:水泵叶轮每分钟的转数。单位：r/min。6）允许吸上真空度及必须汽蚀余量允许吸上真空度（Hs）:在保证水泵不发生汽蚀的情况下，水泵吸水口所允许的真空度。单位：m。汽蚀余量（NPSH）:在保证水泵不发生汽蚀的情况下，泵吸水口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。2、离心式水泵的性能参数3、离心式水泵的性能曲线D280-43型单级性能曲线200D-43型水泵单级性能曲线3、离心式水泵的性能曲线IS80-65-160型性能曲线3、离心式水泵的性能曲线IS泵型号的意义以IS80—65—160和IS80—65—160A为例。

IS——国际标准离心泵；

80——泵进口直径，mm；

65——泵出口直径，mm；

160——叶轮名义直径，mm；

A——叶轮直径第一次切割。(1)扬程特性曲线(H-Q)：扬程特性曲线代表流量和扬程之间的关系。从图中可以看出，当流量为“O”时，扬程最大，这时的扬程叫初始扬程(或零扬程)，用H。表示。随着流量的增加，扬程逐渐降低。后弯叶片叶轮的扬程特性是随流量增加单调下降。(2)轴功率特性(N-Q)：轴功率特性曲线代表流量和轴功率之间的关系。从图中可以看出，轴功率随流量的增加逐渐增大。流量为“0”时，轴功率最小，所以水泵应在调节闸阀全部关闭时启动，以避免损坏电机。3、离心式水泵的性能曲线(3)效率特性曲线(η-Q)：水泵的效率曲线类似于抛物线状，中间高，两边低。因为，水泵在额定流量下的冲击损失最小，效率最高。大于或小于额定流量，其冲击损失都会增大，效率降低。(4)允许吸上真空度曲线或汽蚀余量(HS-Q)：允许吸上真空度曲线表示水泵入口处真空度和流量之间的关系,反映水泵抗汽蚀能力，也决定了吸入式水泵的吸水高度。随着流量的增加,水泵入口处的真空度逐渐减小，水泵抗汽蚀能力下降，水泵的吸水高度就要降低。对于新型号的水泵一般使用汽蚀余量曲线。HS是合理确定最大吸水高度的重要参数。3、离心式水泵的性能曲线

水泵在管路上工作时，排水所需的实际压头（扬程）与通过管路的流量的关系称为管路特性。1、管路特性方程式水从水泵所获得的总能量不仅用于提高水的位置，还要用于克服管路的阻力，故水泵的工作状况不仅与水泵本身性能有关，也与管路配置情况有关。三、排水管路特性管路特性方程：H=HC+RQ22、水泵的工况点1）工况点在同一坐标下水泵特性曲线与管路特性曲线的交点叫水泵的工况点。

工况参数：扬程、流量、功率、效率、允许吸上真空度水泵的工况点

不稳定的原因：无工况点（H0<HC）多工况点（H0<HC）（1）稳定工作条件（2）水泵经济工作条件2）水泵正常工作条件

水泵工况点M所对应的允许吸上真空度应大于M点所对应的水泵入口处的真空度，即实际装置的汽蚀余量应大于水泵允许的汽蚀余量。(3)不发生汽蚀条件HC≤(0.9～0.95)H0

四、离心式水泵的构造

水泵的种类很多，而矿山主要排水设备常用D型水泵。D型泵是单吸多级分段式离心泵，输送液体的温度一般不超过800C，并有清水泵和耐酸泵之分，具有流量和扬程范围较大、效率高、工作平稳等特点，适合矿山排水。井底水窝和采区局部排水常用IS型单级离心式水泵。D型离心式水泵1、多级卧式离心式水泵1）进水段形状：内腔成圆环形作用：接受由吸水管来的水，以最小的损失将水引向叶轮的入口。材质：一般是球墨铸铁。2）叶轮(水轮)作用：是传递和转换能量的重要部件。结构：闭式和开式材质：一般是合金铸铁或合金球墨铸铁，排送酸性矿水时采用铬钢、玻璃钢等耐酸材料

1、多级卧式离心式水泵水泵叶轮3）中段作用：把前一级叶轮流出的水以最小的损失引导到下级叶轮的入口。结构：由导水圈和返水圈组成。材质：一般是铸铁。导水圈中段中段中段中段4）密封装置

（1）转动与固定部件之间用密封环和填料箱。

密封环：防止水在叶轮的高低压区间串流

填料箱：防止空气进入或压力水漏出。（2）固定部件与固定部分间用纸垫密封。1-大口环；2-叶轮；3-小口环1-填料压盖；2-进水段；3-轴套；4-压盖螺栓；5-水封环；6-填料5）出水段形状：内腔为一螺旋形作用：将水的一部分动能转换为压力能。材质：铸铁。6）平衡盘装置作用：平衡轴向推力。轴向推力产生原因：作用在叶轮前后盘上的水压力不等，使整个叶轮产生一个指向吸水侧的推力。危害：引起各水轮的前轮盘面和泵壳发生摩擦，造成严重磨损，降低水泵的效率，甚至不能运转。

平衡盘平衡盘平衡轴向推力原理平衡座平衡盘平衡轴向推力原理2、凿井吊泵吊泵的工作原理与卧式离心泵相同。80DGL50型吊泵结构图1—下轴承体；2—下挡水套；3—下填料室；4—护轴套；5—进水段；6—轴套螺母；7—密封环；8—叶轮；9—导叶套；10—中段；11—轴；12—导叶；13—拉紧螺栓；14—回水管；15—出水段；16—水封管；17—平衡套；18—出水段导叶；19—轴承体；20—平衡鼓；21—填料；22—填料室；23—轴套；24—填料压盖；25—轴承套；26—挡水套；27—滚珠轴承；28—推力球轴承；29—挡套螺母；30—轴承盒；31—联轴器；32—轴承压盖1—导叶；2—叶轮；3—轴；4—出水段导叶；5—中段；6—出水段；7—回水管；8—轴承体；9—向心推力球轴套；10—向心球轴承；11—推力球轴承；12—平衡鼓；13—平衡套；14—黄油环80DGL50型吊泵轴向推力平衡装置平衡鼓平衡轴向推力原理ＩＳ型离心式水泵

IS型水泵是单级单吸轴向吸入离心泵，具有结构简单、性能可靠、体积小、重量轻、效率高、振动小。在矿山主要用于井底水窝和采区局部的排水。

1、IS型水泵五、其它水泵简介IS型水泵平衡孔平衡轴向推力原理2、气动潜水泵

五、其它水泵简介

气动潜水泵是一种潜入水中以压缩空气为动力的水泵。这类水泵体积小，重量较轻，便于移动，适用于涌水量不大的立井、巷道等掘进工作面排水之用。气动潜水泵的叶轮工作时浸没在水中，因此起动前不必灌引水.气动潜水泵1—过滤器；2—泵盖；3—叶轮；4—叶轮螺母；5—泵体；6—叶片；7—转子轴；8—壳体；9—排气阀；10—钢球3、喷射泵

五、其它水泵简介组成：喷嘴l、高压水管2、进水管3、混合室4、喉部5和扩压管6工作原理：当高压水从喷嘴1射出时，具有很高的流速，从而产生卷吸现象，此时喷嘴出口周围形成负压，于是水窝中的积水在大气压力作用下，经吸水管3进入混合室4进行能量传递，经喉部变成稳定流，后经扩压管6排出。六、排水设备的经济运行1、排水设备经济运行的评价排水设备的经济性用吨水百米电耗进行评价。

所谓吨水百米电耗，就是排水设备将1t水提高100m所消耗的电能，用Wt·100表示，单位为kW。2、排水系统的效率

排水系统的效率是指水泵工况点的效率、管路的效率、电机效率、电网效率和传动效率的乘积，用ηp表示。3、提高排水设备经济运行的措施1)提高水泵的运行效率（1）选用高效水泵

（2）合理调节泵的工况点

（3）提高泵的检修和装配质量（1）选择直径较大的管吸排水管（2）定期清除管路积垢（3）缩短管路的长度

（4）采用多管并联排水2)减小排水管路的阻力损失（5）正确安装吸水管路（6）采用无底阀排水4)实行科学的管理（1）简化排水系统

（2）定期清理水仓，及时清理吸水井

（3）合理确定水泵的开、停时间

在现有水泵的扬程满足排水要求的情况下，应采用单段直接排水系统。

防止水中的杂物进入吸水管和水泵造成堵塞或泄漏，减少矿水中的泥沙、煤尘对水泵叶轮的磨损。

应根据本矿涌水量和负荷变化情况，合理地确定水泵的工作时间段，尽量避免在用电高峰开泵，应在用电低谷进行工作。七、离心式水泵的使用与维护1．离心式水泵的操作1）离心式水泵的启动(1)启动水泵前，应先清除机组附近有碍运转的物件，检查基础螺栓及所有连接部分的紧固情况；检查填料压盖的松紧程度；检查并加足润滑油，然后用手转动泵轴，判明有无卡阻现象。(2)关闭排水管上的闸阀，向泵腔和吸水管内灌注引水并排尽腔内空气，此时方可启动水泵。(3)当水泵达到额定转速后，再逐渐将闸阀打开，使水泵进入正常运转。2）运行中的注意事项(1)水泵工作过程中水泵司机不得擅自离开工作岗位，应不断监视各仪表读数。(2)注意电压、电流的变化。当电流超过额定电流，电压超过额定电压的±5％时，应停止水泵，检查原因，进行处理。(3)检查各部轴承温度是否超限(滑动轴承不得超过65℃，滚动轴承不得超过75℃)；检查电动机温度是否超过铭牌规定值；检查轴承润滑情况是否良好(油量是否合适，油环转动是否灵活)。2）运行中的注意事项(4)检查各部螺栓及防松装置是否完整齐全，有无松动。(5)注意各部音响及振动情况，特别注意有无汽蚀产生的噪声。(6)检查填料密封情况、填料箱温度和平衡装置回水管的水量是否正常。(7)注意观察压力表、真空表；检查底阀或滤水器埋入水面应深度是否符合要求。(8)按时填写运行记录。3）离心式水泵的停泵停泵时，将排水管上的调节闸阀关闭，关闭电机；泵停止后，关闭真空表和压力表。有吸入阀的水泵，应在泵停稳后关闭吸入阀。2、离心式水泵的拆装1）拆卸前的准备工作及注意事项拆卸与装配前，应准备好地点、拆卸与装配工具、清洗材料（如煤油、汽油、棉布、棉纱、刮刀等）、支撑中段的木楔、装配用润滑脂、保护油等。如拆装运行用水泵，首先要拆去妨碍拆卸的附属管路，放掉泵壳内的水，拆开联轴器，移去电动机等。拆卸时，一定要注意保管好零件，应分类放置，不能乱丢、乱放，以免零件损坏和丢失。2、离心式水泵的拆装2）拆卸顺序（1）拆去联轴器、回水管、水封管等。（2）拆去出水侧轴承端盖上的螺栓和出水段、尾盖、轴承体三个部件之间的联接螺栓，卸下轴承部件。（3）拧下轴上圆螺母并依次卸下轴承内圈、轴承压盖和挡圈后，卸下填料体（包括填料压盖、填料环、填料等）；（4）依次卸下轴上的O形密封圈、轴套、平衡盘和键后，卸下出水段、末导叶、平衡环套等。2、离心式水泵的拆装2）拆卸顺序（5）卸下末级叶轮和键后，卸下中段、导叶，按此依次卸下各级叶轮、中段和导叶，直到卸下前级叶轮为止。（6）拧下进水段和轴承体的联接螺母和轴承压盖上的螺栓后，卸下进水段侧轴承部件。（7）将轴从进水段中抽出，拧下轴上固定螺母，依次将轴承内圈、O形密封圈、轴套等卸下。2、离心式水泵的拆装3）清洗和检查（1）用煤油清洗全部的零件，在空气中干燥或用布擦干。（2）检查全部零件的磨损情况，对不能确保正常运行的零件应更换新的。（3）检查泵轴是否有灰尘或生锈，用千分表检查轴的直线度。（4）当密封间隙超过推荐值的50%时，应更换密封元件。2、离心式水泵的拆装4）装配顺序及注意事项

按拆卸顺序反向进行，应注意以下几点：