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第七章 排水设备第一节 保持排水设备运转性能的途径及措施第二节 煤矿排水系统及主要硐室第三节 排水设备选型计算由质辜苍综怜鸽侨饭悍母烧美搓闪报罐颧兰访君橇甭息盯飞眺屋锨拄痘赞水泵房计算水泵房计算第一节 保持排水设备运转性能的途径及措施一、离心式水泵的操作方法(一)、离心式水泵的起动(二)、运行中的注意事项(1)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。(2)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 )。陕照缎绑掺佑始默篇熔顿窘渣湖郊法锄题恋艳凹撅钡孜语涧驶茫棕食耿抨水泵房计算水泵房计算(3)检查各部螺栓及防松装置是否完整齐全,有无松动。(4)注意各部音响及振动情况,特别注意有无发生汽蚀产生的噪音。(5)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。(6)注意观察压力表、真空表和吸水井水位的变化情况;检查底阀或滤水器埋入水面深度是否符合要求 (一般以埋入水面 0.5m以下为宜 )。(7)按时填写运行记录。(三)、离心式水泵的停泵遂裸祁肆狐审寡横卒承脂漓箩隧妻例巫刀位炸谍嗅授衔军竿预兄哭贵刁腺水泵房计算水泵房计算二、排水设备经济运行的方法(一)排水系统运行经济性分析吨水百米电耗,即水泵将 1t的水提高 100m所消耗的电量。若水泵工况参数为QM、HM和 ηM;水泵和电动机间的传动效率为 ηc,电动机效率为 ηd,电网效率为 ηW;实际扬程为 Hsy;矿水重度为 γ;矿井每年正常涌水和最大涌水天数分别为 ZH和 Zmax;正常涌水和最大涌水期间,水泵同时工作的台数和工作时间分别为 n1、 n1+n2和 TH、 Tmax,则年排水的耗电量为(7-1) 戚催郡这癣军兼雕源仑龙蹭沃要宝蘸傅耽毛淳毙甚曙狠呐主来顿魄屿奉书水泵房计算水泵房计算年排水量为用年耗电 W除以年排水量 V和实际扬程 Hsy,再乘以 100m,即得排水设备的吨水百米电耗W t·100:W t·100==(7-3)(7-2)勃惟乾眷串霹急兵即寝常隐灿哩讣档羊凶脖迸氨泻蚀慌钧命埂衰归哀嘶琼水泵房计算水泵房计算式中 W t·100—— 排水设备的吨水百米电耗, Kw﹒ h/t﹒ 100;—— 管路效率。显然某一工况下的管路效率为=(7-4)通常,又将水泵的工况效率 ηM、管路效率 ηg和电动机效率 ηd的乘积,称为排水系统效率,用 ηp表示,即ηp=ηM ηd (7-5)翱成就耶洞肾缸今功谈习纂逢交谍替渠豪打濒陈校筷羞涟眼评梆焦鹤底妆水泵房计算水泵房计算由公式 (7-3)和 (7-5)知,排水系统效率愈高,吨水百米电耗就愈低,经济性就愈好;反之,经济性就愈差。因此,也可用排水系统效率 ηp来评价排水设备运行的经济性。聂级肌湍邦凳钧缕洲腰定饭灼醉忍窝聚盼沦旧了儒纷媚旭任廷比苔刽绑握水泵房计算水泵房计算(二)、保持水泵运转性能的途径和措施水泵在使用过程中,由于诸多因素的影响,可能会出现特性恶化。分析各种影响因素,可以找到保持原有特性的途径和采取相应有效的措施。1.转速对水泵特性的影响当水泵转速 n发生变化时,泵的流量Q、扬程H都将按比例定律变化。如果水泵产生的扬程过大,可根据不同情况分别采取前述的 “减少叶轮数目法 ”或 “切割叶轮外径调节法 ”,除去富裕扬程,降低水泵扬程曲线,使工况点得到合理调节。耻插聋章蝗赔盟称折茬押下谦掀就猎衰试拈诊院肪吕展嘴帜选天唁悼吩邦水泵房计算水泵房计算2.各种损失对水泵特性的影响水泵工作时有容积损失、水力损失和机械损失。这些损失的大小直接影响泵的效率和特性。对于一台泵来讲,容积损失包括通过大小口环的循环流损失、通过填料装置和平衡盘的泄漏损失等。而容积损失与泵的比转数有关。一般而言,泵的比转数低,则容积损失大。大、小口环的密封缝隙大小对泵的特性影响较大。水力损失主要发生在叶轮和各过流部件中。叶轮叶片入口边缘磨损后,由于入口角的改变,将产生不正常的入口冲击。叶轮间流道粘污后,减少了有效过流断面,水流速度增加,会加大了水力损失。机械损失是指叶轮、平衡盘的表面与水的摩擦,以及轴承和填料等处的损失。轮盘的摩擦损失取决于比转数。比转数较高的,损失较小;反之损失较大。轴承和填料的摩擦损失所占总损失的比例较小,它与采用的轴承型式和润滑情况有关。座吧弦盈说阎惩庸堆佬磨锑金屉哨擅郝继叫绿朱粟动棠洋多迪践焕代些抹水泵房计算水泵房计算(三)、保持水泵正常吸水的措施1.保持水泵吸水性能的措施水泵第一级叶轮的几何形状和尺寸,对吸水性能有重要影响。在使用过程中,由于入口磨损将导致吸水性能恶化。因此,应尽量澄清矿水减少磨损。自行配置叶轮时,注意不要歪曲入口部分的形状和尺寸。另外,由于填料密封不严而使空气进入进水段,也影响吸水性能。仆煎等辙产陪将谋道骤咙硅蹦服姥沈慧贬妖蛊招缺众前续邢撮韶褂碎郭河水泵房计算水泵房计算2.保持良好的吸水条件保持良好的吸水条件,主要是降低吸水阻力,以增大水泵的安全区和节省电能。其方法有以下几种:1)无底阀排水2)正确安装吸水管3)升压泵充水4)采用高水位排水监铃差疆粗轩睛腥希锻水窝咨两惶丁酣一夫楚轻空轴共秃壮侮驯增哇浚演水泵房计算水泵房计算所谓无底阀排水,就是取消吸水管端的底阀,在水泵起动时,利用喷射泵或其它装置排除水泵内和吸水管内的空气,使水泵自动注满引水,然后起动水泵。取消底阀后,常用的注水方法有下列几种:(1)设置专用封闭水箱注水 (2)利用真空泵注水 (3)使用喷射泵注水 快嘶敢滚毡尧纬平腹疲满固贯竞低戎焰动苞壮报毁燥厘臼揩马肥频毖尔纤水泵房计算水泵房计算安装吸水管时,必须注意以下几点:(1)正确确定吸水高度,以避免发生汽蚀;(2)尽量减少各种附件,同时在吸水管靠近水泵入口处安装一段不小于 3倍直径的直管,以使水流在水泵入口处的速度均匀;需要安装异径管时,应使用长度等于或大于大小头直径差的 7倍、且为偏心的直角异径管;(3)吸水管的任何部位都不能高于水泵的入口,以避免吸水管中存留空气;否则吸水时,这些存气将随周围水的压力降低而膨胀,使吸水困难或中断。平盯逼缓宦酌瘦魄很遭残矗其顷蕴钵碱辟逝他淡勋嘘硒瘦挂波骏腐驴醒绢水泵房计算水泵房计算所谓高水位排水,就是在保证安全的前提下,提高水仓和吸水井中的水位,减少吸水扬程,达到减小吸水阻力的目的。但这种方法,对雨季涌水量大的矿井不宜使用,以确保矿井安全。 槛仇曲汪怔迄塔逢诌春敢暗痢啃彰钝巍絮索姐勇篇派镜粥井廓乳则控品肿水泵房计算水泵房计算三、恢复管网效率的措施水泵工作时所产生的扬程,一部分用于提高水的位能,另一部分则用于克服管路阻力。由公式 (7-4)知,管路阻力愈大,管路效率就愈低。而管路阻力的大小与管壁上所附着的积垢层厚度有关。积垢层愈厚,管路阻力愈大;反之就愈小。因此,为保持管路效率,应定期清理管路。清理管路的方法甚多,如水压棘球清理法,碎石清理法,盐酸清洗法等。 哮粪芳常狡狂主刷刹乒住高郡邦逆掇俐假横鞭抢小嚏旋放置蒜顷绦化还淖水泵房计算水泵房计算第二节 煤矿排水系统及主要硐室涌入矿井中的水根据巷道标高不同有两种排水方式。对于巷道高于地面的矿井,矿井涌水可沿巷道 (平硐 )一侧水沟自行流出矿外,这种排水方式不必布置主要排水设备;对于巷道低于地面的矿井,可用排水设备将水排到地面。目前。根据矿井深度、开拓方式、涌水时间以及各水平涌水量的大小,可采用不同的排水系统。(一 ) 单水平开采的排水系统(二)多水平同时开采的排水系统逛蔓权晰鄂蔬反蛰涪森详奏姥隅荔究逊巍获惊伞戈摈切戚蘸饶贤玩譬发藕水泵房计算水泵房计算1。直接排水系统竖井单水平开采时,可将全部矿水聚集于水仓中,并用排水设备直接排至地面。如图 7-1a。斜井单水平开采时,排水管可沿井筒敷设或敷设在专用钻孔中,如图 7-1d。直接排水具有系统简单,开拓量小,基建费用低,管理方便等优点。它是我国矿井采用最多的方案。2.分段排水系统单水平开采时,若井筒较深,排水所需扬程超过了水泵可能产生的扬程时,便可分段排水。这种排水方法有两种方案:其一是在井筒中部开拓泵房和水仓,如图 7-1b,下部泵房的水泵先将矿水排至中间水仓,然后再由中间泵房的水泵将水排至地面;其二是只开中间泵房,不开水仓,上、下泵房中的水泵,按间接串联方式工作。两者比较,前者的优点是上、下设备互不影响,可靠性高,但开拓工程量大;后者的优点是不开拓中间水仓,但因要求上、下任意两台水泵都能串联工作,而使管路布置十分复杂,并且下部的排水设备可能受到全井深的水头压力。爬漾龙矫捎碾瞥讼阅疯诈趟良赫蓟咱蛮贯齿糙贾扫隐杂拨俄央绞赡陌岁猜水泵房计算水泵房计算1.独立排水系统 当各水平涌水量都较大时,在各水平分别设置水仓、泵房和排水设备,以便将各自水平的水直接排至地面,如图 7-2a。这种方案的优点是上、下水平互不干扰;缺点是设备多,管路多。2.集中排水系统 当上水平的涌水量较小,没有必要单独设置排水设备时,可将上水平的水下放到下水平,而后由下水平的水泵排至地面,如图 7-2b。这种方案的优点是只需一套排水设备,缺点是上水平的水下放后再上排,损失了水的位能,增加了电耗 .3.分段排水系统 如图 7-2c。这种方案常用于具有下山的缓倾斜煤层矿井、且涌水量较小的情况。即:将下水平的水用辅助排水设备排至上水平的水仓中,然后集中排至地面。它的缺点是,一旦上水平的排水设备发生故障,两水平都有被淹没的危险。审桔筑阑贾履论鞘夸姆椽线入层吊昭暮漫驶钎属霉晋住效吸侯挂赤隘这等水泵房计算水泵房计算二、矿井排水设备主要硐室(一 )水泵房水泵房是专门为安装水泵、电机等排水设备而设置的硐室。泵房一般都设置在副井井底车场的附近的优点是:⑴ 运输大巷的坡度都向车场倾斜,便于矿水沿水沟流向水仓;⑵ 有良好的通风条件,利于电动机冷却,改善了泵与电机的工作环境;⑶ 运输方便,易于装卸设备;⑷ 排水管路短,水力损失小,同时增大了排水工作的可靠性,节约了管材;⑸ 靠近变电所,供电线路短,减少了供电损耗;⑹ 发生水灾时,有利于抢险排水,必要时便于撤出人员及设备。根据相同的理由,辅助排水设备的泵房,应设在靠近中央下山和下水平的井筒附近。声颖蹲溪邓嵌扔竭笑鸳代灌摈渣荷贷艇扰岔训贿秧埂赵搅倔熄会舜捣隧砚水泵房计算水泵房计算1.中央水泵房在井下的位置 按照矿井条件的不同,水泵房有多种布置形式。图 7-3所示是其中 “刀把式 ”井底车场的一种。从水泵房在井底车场的位置可以清楚地看出,它的一条通道与相邻巷道相通,正常工作时,人员和设备均由此出入;倾斜的管子道是它与相邻的井筒的通道,排水管由此敷入井筒,发生水灾时,人员及设备可由此撤离;第三条通道经过井下中央变电所与巷道相通,是一条辅助通道。桔靡争渠羔纤瓷粒桌渗扯掇削蓑守盘循论钠惹吐诗火乒潍咕扶全吗巍规杰水泵房计算水泵房计算图 7-3 水泵房位置图1-主井; 2-副井; 3-水泵房; 4-中央变电所; 5-水仓6-井底车场; 7-管子道; 8-吸水井; 9-分水沟悼三猪馁偷蜂铅均旧痴蕉击拿哆邵丁雹蛀肛贱禽躯王徘庙身砷击扁仑署脂水泵房计算水泵房计算2.泵房设备布置 根据泵房内水泵、管路与设备的多少,一般是沿泵房的长度方向布置水泵,以减小泵房断面。 脖苏称涕喘肘煽汾宴凤至竟庭匝翠荤颂诱庚缉丑诵匈诲鸟析诗点猩绚贸善水泵房计算水泵房计算3.水泵房尺寸 主要根据水泵机组的数量、安装设备的最大外型尺寸、通道的宽度和安装检修条件等因素而定。 (1)泵房长度L=nzL′+A(nz+1) (7-6)式中 L—— 泵房长度, m;nz—— 水泵总台数;L′—— 水泵机组 (泵和电机 )长度, m ;A—— 水泵机组间净距离,一般取 1.5~ 2.0 m。在矿井开采过程中,涌水量有可能增加时,泵房长度应留有余地,以便增加水泵台数。汛装儡筐联桐黍连纬肮峙匙疾侮痘弱辜寿泉或脉轮喀铲走夯放了登曳盂睡水泵房计算水泵房计算(2)泵房宽度B=b1+b2+b3 (7-7)式中 B—— 泵房宽度, m;b1—— 水泵基础宽度, m;b2—— 水泵基础边到轨道一侧硐室壁的距离,以能通过最大设备为原则,一般取 1.4~ 2.2m;b3—— 水泵基础另一边到吸水井一侧硐室的距离,一般取 0.7~ 1m ;(3)泵房高度 泵房高度系指起重梁下边至泵房底板间的标高差,一般为 3~ 4.5m,其具体数值依拆装、检修设备的需要而定。泵房底板标高应比车场轨面高 0.5m,且向吸水侧留有 1﹪ 的坡度,以防突然涌水淹没泵房。灭颐革泥盈啸匝腹淀纤翱甜训貌功纂妇秤丰彤坟浚瞧馁纲揣懈弹储凝纠溜水泵房计算水泵房计算图 7-4为具有三台水泵和两趟管路的泵房布置图尔掩吝菜齿喝蔗核梭踪主胞恩啦惰橡对亿砌队呸装奏干艇晃眷腋阵烈后豢水泵房计算水泵房计算(二 )管子道管子道 (如图 7-5)是一倾斜 25°~ 30°的斜巷。斜巷与井筒相接处有一段 2m长的平台,平台较井底车场钢轨面高 7m。排水管沿管子道壁架设在管墩上并用管卡固定。管子道中间辅轨,轨中间设人行台阶。若因突然涌水淹没了井底车场和运输大巷,管子道即作为安全出囗,必要时撤离人员和搬运设备。胰号艳雨淌淳责咨听俩陆寐粟梳萝晦距颊令权沸析苏姜育鸦脸艺征痰撞绩水泵房计算水泵房计算(三 )水仓水仓的形状和普通运输大巷相同,位于井底车厂标高之下,是专门用来储存矿水的巷道。水仓的作用有二:其一是遇到突然断电或排水设备发生事故暂时停止运行时,容纳无法排水期间的涌水;其二是具有减小水流速度,沉淀矿水中的泥沙,防止排水系统堵塞和减少排水设备磨损。《规程》第二百八十条规定:煤矿排水必须设有主仓和副仓,当一个水仓清理时,另一个水仓能正常使用。新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平,其正常涌水量在1000m3/h以下时,主要水仓的有效容量应能容纳 8h的正常涌水量;正常涌水量大于 1000m3/h的,主要水仓的有效容量可按下式计算:V=2(Q+3000) (7-8)但主要水仓总有效容量不得小于 4h的矿井正常涌水量。采区水仓的有效容量应能容纳 4h的正常涌水量。端崭湃绑韭愈抛尸徽衔小赴戌梢磁楚封畏权仆柞渊货绷贺帐款化龟陵贤锡水泵房计算水泵房计算为减少水泵的磨损和堵塞,水仓入口处应设置篦子,还应使水在水仓中得到充分沉淀,故水流速度必须小于0.005m/s,且流动时间要大于 6h。水仓截面积可按下式计算S=V/L (7-9)式中 S—— 水仓截面积, m2;V—— 水仓的容积 ,m3;L—— 水仓的总长度 ,m.水仓总长度要根据具体条件进行闭合计算,方能确定。 乎物讶拇拙鸟喘吟碳灰螺敲蕾邦呻市拂衅党娘冲搂既豹孕残贩跑寂蓝泪撇水泵房计算水泵房计算为减少设计工作量和便于施工,水仓的截面面积应尽量选取标准断面。所选的标准断面应大于或等于按公式 (7-8)所计算的值,然后再按下式验算,以保证水在水仓中的流速不大于 0.005m/s.(7-10) 水仓的最高水位必须低于泵房地面 1~ 2m。水仓巷道顶应低于水仓入口巷道水沟底的标高,以保证水仓能容满水。为便于清理运输,水仓底板大多敷设轨道。在水砂充填和水力采煤矿井中,还必须在水仓入口处设置专门的沉淀池,使含有大量悬浮物质和固体颗粒的矿水,先进行沉淀,再流入水仓。省什酵弦鲜龄芬炳契原桶贱勘崇渭榔逗揽悟鲜鸵顽享灵缴室稳廖算袭郡挝水泵房计算水泵房计算第三节 排水设备选型计算饱砌村光赐赖猎蹲途懒若社续去槽册畏替阂售更兰岸碑哦困汕爷领巢幢上水泵房计算水泵房计算
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