1、 泵与风机泵与风机第一节第一节 矿山排水设备概述矿山排水设备概述一、矿山排水系统一、矿山排水系统 1.1.矿水：矿水分为矿水：矿水分为自然涌水自然涌水和和开采工程涌水开采工程涌水。 矿井涌水量：矿井涌水量： 单位时间涌入矿井的矿水总量，其随地质构造、气候单位时间涌入矿井的矿水总量，其随地质构造、气候条件、开采方法等多种因素的影响，一年中有条件、开采方法等多种因素的影响，一年中有最大涌水量最大涌水量和和正常涌水量正常涌水量。 含水系数：含水系数：单位煤炭产量的涌水量。单位煤炭产量的涌水量。TqKs/24 泵与风机泵与风机 2.2.排水系统排水系统 矿水分为矿水分为自然涌水自然涌水和和开采工程涌水
2、开采工程涌水。 1 1）直接排水系统；）直接排水系统； 2 2）集中排水系统；）集中排水系统； 3 3）分段排水系统；）分段排水系统； 泵与风机泵与风机 3.3.水仓水仓 作用：作用：储水和沉淀矿水储水和沉淀矿水。 1 1）必须能容纳）必须能容纳8 8小时的涌水量；小时的涌水量； 2 2）水仓中水的流动速度要小于）水仓中水的流动速度要小于0.005m/s0.005m/s； 3 3）有主水仓和副水仓；）有主水仓和副水仓； 4 4）水仓地板铺设轨道；）水仓地板铺设轨道； 泵与风机泵与风机 4.4.水泵房水泵房 作用：作用：安装水泵和电机等设备的硐室，大多数泵房布安装水泵和电机等设备的硐室，大多数泵
3、房布置在井底车场附近置在井底车场附近。 1 1）便于矿水沿排水沟流向水仓；）便于矿水沿排水沟流向水仓； 2 2）排水设备运输方便；）排水设备运输方便； 3 3）靠近井口，缩短管路，节约能耗；）靠近井口，缩短管路，节约能耗； 4 4）通风条件好，改善了泵与电机的工作环境；）通风条件好，改善了泵与电机的工作环境； 5 5）供电线路短，节约供电损耗；）供电线路短，节约供电损耗； 泵与风机泵与风机二、矿山排水系统的组成二、矿山排水系统的组成 1 1）水泵；）水泵； 2 2）电机；）电机； 3 3）启动设备；）启动设备； 4 4）管路和管路附件；）管路和管路附件； 5 5）各种仪表；）各种仪表； 泵与风
4、机泵与风机第二节第二节 离心式水泵在管路中的工作离心式水泵在管路中的工作一、排水管路特性一、排水管路特性 对于泵对于泵即，管路系统的管路特性。即，管路系统的管路特性。 waPXahgvpHHHgvp222320wPSYhgvHH22PXhhhw2RQHHSY 泵与风机泵与风机HcqVgppHzsyH泵的管网特性曲线图泵的管网特性曲线图2RQHHSY2RQ 泵与风机泵与风机1.泵的气蚀现象泵的气蚀现象二、离心泵的吸水高度二、离心泵的吸水高度机械侵蚀机械侵蚀化学腐蚀化学腐蚀内向爆炸性冷凝冲击，微细射流内向爆炸性冷凝冲击，微细射流疲劳破坏疲劳破坏汽泡溃灭汽泡溃灭活性气体活性气体凝结热凝结热腐蚀性破坏
5、腐蚀性破坏 泵与风机泵与风机2.吸水高度（泵的几何安装高度）吸水高度（泵的几何安装高度）列吸水池液面列吸水池液面0-0及泵入口断面及泵入口断面1-1之之间的能量方程式有：间的能量方程式有：xXahgvpHp2211xaXhgvppH2211xXahgvHpp2211xXShgvHH221吸上真空度吸上真空度 泵与风机泵与风机3.水泵允许吸上真空度水泵允许吸上真空度naSppHmaxmHHSS3 . 0maxxSShgvHH221水泵允许安装高度水泵允许安装高度水泵允许吸上真空度水泵允许吸上真空度水泵样本中给出的允许吸上真空度，是在标准工况下测得的，水泵样本中给出的允许吸上真空度，是在标准工况下
6、测得的，当水泵的使用条件与规定条件不同时，应换算当水泵的使用条件与规定条件不同时，应换算 24. 010naSShhHH 【例例】 在海拔在海拔500m某地安装一台水泵，其输水某地安装一台水泵，其输水qV=135L/s，输送水温，输送水温 t =30，该泵样本上提供的允许吸上真空高度，该泵样本上提供的允许吸上真空高度Hs =5.5m.吸水管内径吸水管内径 d=250mm, 设吸入管路总损失设吸入管路总损失hs=0.878m。求：。求：Hg应为多少？应为多少？ 【解解】 由表查得海拔由表查得海拔500m力时大气压强力时大气压强 pa= 9.51104Pa，由附录，由附录查得水温为查得水温为t =
7、30时的饱和蒸汽压强时的饱和蒸汽压强pV =4.2365kPa。查表得。查表得30水的密水的密度度 =995.6/m3。修正后的吸上真空高度为：。修正后的吸上真空高度为： 24. 033.10gss VappHH )m(716. 424. 033.10806. 96 .9955 .42361051. 95 . 54 又因为：又因为：) s/m(752. 225. 014. 31013544232s dqAqVV )m(385. 0806. 92752. 2g222s 所以，泵的几何安装高度应为：所以，泵的几何安装高度应为：)m(453. 3878. 0385. 0716. 4g2s2ssggh
8、HHH 泵与风机泵与风机4.气蚀余量气蚀余量1）装置气蚀余量）装置气蚀余量napgvph2211xXahgvpHp2211xXnaahHpph装置气蚀余量与吸入管路机构和管路中流速有关装置气蚀余量与吸入管路机构和管路中流速有关而与水泵结构无关。而与水泵结构无关。 泵与风机泵与风机2）临界气蚀余量（必须气蚀余量）临界气蚀余量（必须气蚀余量）单位重量流体从水泵入口到泵内压力最低点的压力降称为单位重量流体从水泵入口到泵内压力最低点的压力降称为临临界气蚀余量（必须气蚀余量）。界气蚀余量（必须气蚀余量）。gwgvhr2221213）允许气蚀余量）允许气蚀余量3 . 0rrhh欲使水泵不发生气蚀，装置气蚀
9、余量应大于欲使水泵不发生气蚀，装置气蚀余量应大于临界气蚀余量临界气蚀余量（必须气蚀余量）。（必须气蚀余量）。rahh 泵与风机泵与风机4）允许气蚀余量与临界气蚀余量得关系）允许气蚀余量与临界气蚀余量得关系pgvpha2211anaashpgvpppH2211当当minhhhra对应的吸上真空高度达最大值对应的吸上真空高度达最大值min211max2hpgvpppHnaasanhpgvp2211对应的允许吸上真空高度对应的允许吸上真空高度221hpgvpHnasxnaxhhppH 泵与风机泵与风机三、离心式水泵工况分析及调节三、离心式水泵工况分析及调节管管路路系系统统泵泵或或风风机机 同比例同比
10、例的性能曲线的交点；的性能曲线的交点；HcqV泵性能曲线泵性能曲线管网特性曲线管网特性曲线qVMHMM1.水泵工作点水泵工作点 泵与风机泵与风机2.2.运行工况点的稳定性运行工况点的稳定性095. 09 . 0HHsy稳定工作的条件，泵零流量的扬程大于管路的测地高度稳定工作的条件，泵零流量的扬程大于管路的测地高度 泵与风机泵与风机2.2.运行工况点的稳定性运行工况点的稳定性095. 09 . 0HHsy泵零流量的扬程大于管路泵零流量的扬程大于管路的测地高度：的测地高度：1）稳定工作的条件）稳定工作的条件u引起不稳定工作的原因引起不稳定工作的原因a.转速变化转速变化b.泵本身特性曲线的形状泵本身
11、特性曲线的形状2）经济工作的条件）经济工作的条件max90. 085. 0M 泵与风机泵与风机3.水泵工况点的调节水泵工况点的调节1）闸门节流调节）闸门节流调节前提条件：前提条件：分分 类：类：改变节流部件的开度。改变节流部件的开度。实施方法：实施方法：nC出口端和进口端节流。出口端和进口端节流。qVqV qVMMMHqVNh NNK优缺点：优缺点： 简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失很大，调节量很大，调节量严重，单向：小于额定流量的方向。严重，单向：小于额定流量的方向。 泵与风机泵与风机2）减少叶轮数目）减少叶轮数目前提条件：前提条件
12、：多级泵，多个叶轮串联；多级泵，多个叶轮串联；当泵的扬程高于实际需要的扬程时，减少叶轮数目。当泵的扬程高于实际需要的扬程时，减少叶轮数目。实施方法：实施方法： 注注 意：意：只能拆除中间级或末级叶轮。只能拆除中间级或末级叶轮。优缺点：优缺点： 调节工作量大，对效率的影响较小。调节工作量大，对效率的影响较小。 泵与风机泵与风机3）切削叶轮直径）切削叶轮直径 若叶轮叶片切割量较小，则若叶轮叶片切割量较小，则 2y和和 不变，且切割不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。前、后的出口速度三角形相似。 22DDqqVV222DDHH222DDpp322PDPD或或)(222nVVbDq)(h2u2gu
13、H 对于中、高比转速的离心泵（对于中、高比转速的离心泵（ns=80350，可认为，可认为 则有则有22bD = D2b2 泵与风机泵与风机 并不是切割前、后运行工况点之间的关系，而是切割前、并不是切割前、后运行工况点之间的关系，而是切割前、后对应工况点之间的关系。后对应工况点之间的关系。 2DVqkH 2DVqkp或或 对对中高比转速中高比转速的离心泵，其切割前、后的对应工况点均在的离心泵，其切割前、后的对应工况点均在同一条过坐标原点的切割抛物线上。同一条过坐标原点的切割抛物线上。对于上述情况，即认为：对于上述情况，即认为： D2b2= ，则则22bD 泵与风机泵与风机 （3）叶片切割后，应对
14、叶轮进行动、静平衡试验。）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。 对于离心通风机对于离心通风机：一种是前盖和后盘一起切割；另一种只：一种是前盖和后盘一起切割；另一种只切割叶片，不切割盖、盘。切割叶片，不切割盖、盘。 对于混流泵对于混流泵：把前后盖板切割成不同直径。：把前后盖板切割成不同直径。图图4-25 混流泵叶轮车削方式混流泵叶轮车削方式（a） 斜车削；（斜车削；（b）平行车削）平行车削 对于分段式多级离心泵对于分段式多级离心泵， 切割时切割时应保留其前、后盖板，只切割叶片。应保留其前、后盖板，只切割叶片。 以避免因导叶内径和叶轮外径之间的间以避免因导叶内径和叶轮外径之间的间隙过大而导致泵
15、的效率下降。隙过大而导致泵的效率下降。 2/ )(2222m2DDD （4）叶片切割中前盖和后盘的处理问题：）叶片切割中前盖和后盘的处理问题： 泵与风机泵与风机四、离心泵的联合工作四、离心泵的联合工作u设计制造一台新的高压泵或风机比较闲难，而现设计制造一台新的高压泵或风机比较闲难，而现有的泵或风机的容量已足够，只是扬程不够时。有的泵或风机的容量已足够，只是扬程不够时。1.泵的串联运行泵的串联运行u在改建或扩建后的管道阻力加大，要求提高扬程在改建或扩建后的管道阻力加大，要求提高扬程以输出较多流量时。以输出较多流量时。 泵与风机泵与风机 3)串联运行的特点：串联运行的特点：串联各泵所输送的流量均相
16、等；串联各泵所输送的流量均相等；而串联后的总扬程为串联各泵所产生的扬程之和。即：而串联后的总扬程为串联各泵所产生的扬程之和。即：ViVniiqqHH12)串联运行的目的：串联运行的目的：一般来说，泵串联运行的主要目一般来说，泵串联运行的主要目的是提高扬程，但实际应用中还有安全、经济的作用。的是提高扬程，但实际应用中还有安全、经济的作用。 1）什么是串联运行：什么是串联运行：前一台泵向后一台泵的入前一台泵向后一台泵的入口输送流体的运行方式。口输送流体的运行方式。 泵与风机泵与风机CHc-qVH-qV、MBBBqVBqVM2M2qVHO同性能泵串联运行同性能泵串联运行M1qVHO不同性能泵串联运行
17、不同性能泵串联运行4)串联运行工况点串联运行工况点 5)串联运行时应注意的问题串联运行时应注意的问题 前泵的扬程排至后面泵时应有剩余扬程前泵的扬程排至后面泵时应有剩余扬程。 泵与风机泵与风机（离心泵）：启动时，首先必须把两台泵的出（离心泵）：启动时，首先必须把两台泵的出口阀门都关闭，启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀门；口阀门都关闭，启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀门；在第二台泵出口阀门关闭的情况下再启动第二台。在第二台泵出口阀门关闭的情况下再启动第二台。由于后一台泵需要承受前一台泵的升压由于后一台泵需要承受前一台泵的升压,故选择泵时，应考虑到两台泵结构强度的不同。故选择泵时，应考虑到两
18、台泵结构强度的不同。串联运行要比单机运行的效果差，由于运行串联运行要比单机运行的效果差，由于运行调节复杂调节复杂, 一般泵限两台串联运行；。一般泵限两台串联运行；。 泵与风机泵与风机2.泵的并联运行泵的并联运行u 由于外界负荷变化很大流量变化幅度相应很大为由于外界负荷变化很大流量变化幅度相应很大为了发挥泵与风机的经济效果，使其能在高效率范围内工了发挥泵与风机的经济效果，使其能在高效率范围内工作，往往采用两台或数台并联工作，以增作，往往采用两台或数台并联工作，以增减减运行台数来运行台数来适应外界负荷变化的要求时。适应外界负荷变化的要求时。并联运行的工作场合：并联运行的工作场合： 泵与风机泵与风机
19、 并联各泵所产生的扬程均相等；而并联各泵所产生的扬程均相等；而并联后的总流量为并联各泵所输送的流量之和。即：并联后的总流量为并联各泵所输送的流量之和。即：niViViqqpHHH1，则则适适用用于于风风机机）改改为为（若若将将 1）什么是并联运行什么是并联运行：两台或两台以上的泵向同一压力管：两台或两台以上的泵向同一压力管路输送流体时的运行方式。路输送流体时的运行方式。 2）并联运行的目的并联运行的目的：一般来说，并联运行的主要目的包括：一般来说，并联运行的主要目的包括：增大流量；台数调节；一台设备故障时，启动备用设备。增大流量；台数调节；一台设备故障时，启动备用设备。 3）并联运行的特点并联
20、运行的特点 泵并联后的性能曲线的作法：把并联各泵的性能曲线泵并联后的性能曲线的作法：把并联各泵的性能曲线H-qV上同一扬程点的流量值相加。上同一扬程点的流量值相加。 泵与风机泵与风机 4）并联运行工况点）并联运行工况点qVChEO-qVhFO-qV B 2 B 1 B2B1CqVBBqVMMMHc-qVH-qVqVHO同性能泵并联运行同性能泵并联运行H(m)qVO不同性能泵并联运行不同性能泵并联运行EFO管道特性曲线，并联效果越好。管道特性曲线，并联效果越好。 泵与风机泵与风机对经常并联运行的泵，为保证并联泵运行时都对经常并联运行的泵，为保证并联泵运行时都在高效区工作，应使各泵最佳工况点的流量
21、相等或接近。在选在高效区工作，应使各泵最佳工况点的流量相等或接近。在选择设备时，按择设备时，按B点选择泵。点选择泵。从并联数量来看，台数愈多并联后所能增加从并联数量来看，台数愈多并联后所能增加的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联台数过多并不的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联台数过多并不经济。经济。 泵与风机泵与风机第四节第四节 矿山排水设备的运行和维护矿山排水设备的运行和维护一、离心式水泵的运行一、离心式水泵的运行（一）离心式水泵的启动（一）离心式水泵的启动产生吸上真空度，灌水方式有人工产生吸上真空度，灌水方式有人工灌水，旁通管灌水，射流泵注水。灌水，旁通管灌水，射流泵注水。减小
22、启动电流，减轻对电网的冲击。减小启动电流，减轻对电网的冲击。 泵与风机泵与风机（二）运行中注意事项（二）运行中注意事项。（三）水泵的停机（三）水泵的停机 泵与风机泵与风机二、排水设备常见故障二、排水设备常见故障。 泵与风机泵与风机三、水泵的性能测定三、水泵的性能测定（一）测定原理和方法（一）测定原理和方法 以前，我们曾从理论上对泵的性能曲线进行分析，但由于流体在叶以前，我们曾从理论上对泵的性能曲线进行分析，但由于流体在叶轮内的流动情况非常复杂，至今还不能用理论计算的方法获得泵的性能轮内的流动情况非常复杂，至今还不能用理论计算的方法获得泵的性能曲线。因此，通过试验手段开展对泵性能的研究，或对已有
23、的产品确定曲线。因此，通过试验手段开展对泵性能的研究，或对已有的产品确定其实际的工作性能就显得极为重要。其实际的工作性能就显得极为重要。试验目的：试验目的：确定泵的工作性能曲线，从而确定它的工作范围，以便向用确定泵的工作性能曲线，从而确定它的工作范围，以便向用户提供经济、合理地使用和选择的可靠数据。户提供经济、合理地使用和选择的可靠数据。通过试验得到的性能曲线来校核设计参数，检验是否达到通过试验得到的性能曲线来校核设计参数，检验是否达到了设计所要求的技术指标，以便修改设计或改进制造质量。了设计所要求的技术指标，以便修改设计或改进制造质量。 泵与风机泵与风机1.扬程的测定扬程的测定2222121
24、122hgvgpHhgvgp122122122hhgvvgppHgappp11gappp2222221218VxpqddgZgppH现场测出泵的进现场测出泵的进出口压力和流量出口压力和流量即可计算水泵扬即可计算水泵扬程，同时记录相程，同时记录相应工况的转速和应工况的转速和轴功率即可得不轴功率即可得不同工况下的一组同工况下的一组参数，从而绘出参数，从而绘出泵机组的运行特泵机组的运行特性曲线。性曲线。必要时必要时要进行相似换算。要进行相似换算。 泵与风机泵与风机（二）测定装置和仪表（二）测定装置和仪表1.1.压力测量仪表压力测量仪表目前矿用水泵出口压力较高一般采用金属压力表和真空目前矿用水泵出口压
25、力较高一般采用金属压力表和真空计来测量泵的进、出口压力。计来测量泵的进、出口压力。测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的2 23 3，测，测量脉动压力时，最大工作压力不应超过量程的量脉动压力时，最大工作压力不应超过量程的l l2 2；测量高；测量高压时，最大工作压力不应超过量程的压时，最大工作压力不应超过量程的3 35 5；为了保证测量的；为了保证测量的准确度，最小工作压力不应低于量程的准确度，最小工作压力不应低于量程的1 13 3。按照此原则根。按照此原则根据被测最大压力算出一个数值后，从压力表产品目录中选取据被测最大压力算出一个数值后，从压力表
26、产品目录中选取测量范围稍大于该值的压力表。选择矿井主排水泵出口压力测量范围稍大于该值的压力表。选择矿井主排水泵出口压力的压力表时，其量程最大刻度应不小于的压力表时，其量程最大刻度应不小于1 13 3倍工作压力。精倍工作压力。精度不低于度不低于0.5-1.50.5-1.5级。级。注意压力的保护问题和安装位置。注意压力的保护问题和安装位置。 泵与风机泵与风机压力表安装应注意如下事项：压力表安装应注意如下事项：压力表必须经过校验合格后才能安装；压力表必须经过校验合格后才能安装；压力表尽可能安装在温度为压力表尽可能安装在温度为00一一4040、相对湿度小于、相对湿度小于8080、振动小、灰尘少、没有腐
27、蚀性物质的地方；、振动小、灰尘少、没有腐蚀性物质的地方；压力表所在的地方光线要充足或具有良好的照明，为了便压力表所在的地方光线要充足或具有良好的照明，为了便于观察仪表值和确保安全，压力表必须垂直安装。在一般情况于观察仪表值和确保安全，压力表必须垂直安装。在一般情况下，安装高度与一般人的视线平齐，即下，安装高度与一般人的视线平齐，即1 15m5m一一1 16m6m左右；对左右；对于高压压力表应高于一般人头，即于高压压力表应高于一般人头，即1 17m7m1. 8m1. 8m左右。左右。压力表和真空表安装好后，需有明显的标志。压力表和真空表安装好后，需有明显的标志。 泵与风机泵与风机2.2.流量测量
28、装置和仪表流量测量装置和仪表孔板流量计孔板流量计喷嘴流量计喷嘴流量计 孔板流量计孔板流量计 喷嘴流量计喷嘴流量计 泵与风机泵与风机文丘里管流量计文丘里管流量计 文丘里管流量计文丘里管流量计 L140DL250D 泵与风机泵与风机电磁和超声流量计电磁和超声流量计 泵与风机泵与风机3.3.功率和转速的测量及计算功率和转速的测量及计算4.4.水泵效率的计算水泵效率的计算（三）测定注意事项（三）测定注意事项1.1.要同时记录各项参数，以避开各种因素的干扰。要同时记录各项参数，以避开各种因素的干扰。2.2.工况点要分布均匀。工况点要分布均匀。3.3.每改变一个工况要停留每改变一个工况要停留2-32-3分
29、钟，待水流稳定后再分钟，待水流稳定后再测量下一组数据。测量下一组数据。 泵与风机泵与风机第二节第二节 风机的现场测定风机的现场测定一、测定原理一、测定原理风机产生的全压风机产生的全压P等于风机出口的全压减去入口的全压，即等于风机出口的全压减去入口的全压，即12ppp风机进出口截面的全压等于静压及动能之和风机进出口截面的全压等于静压及动能之和111dstppp222dstppp风机全压计算公式风机全压计算公式221221112VaqAAppp现场测出风机的进出负现场测出风机的进出负压压力和流量及气体密压压力和流量及气体密度即可计算风机的全压，度即可计算风机的全压，至于静压可有全压减去至于静压可有
30、全压减去静压得到，同时记录相静压得到，同时记录相应工况的转速和轴功率应工况的转速和轴功率即可得不同工况下的一即可得不同工况下的一组参数，从而绘出风机组参数，从而绘出风机机组的运行特性曲线。机组的运行特性曲线。必要时要进行相似换算。必要时要进行相似换算。 流体机械原理、设计及应用流体机械原理、设计及应用二、测定装置和仪表二、测定装置和仪表 利用测压孔测定静压利用测压孔测定静压为测量风机入口截面处为测量风机入口截面处的负压，可在该截面的的负压，可在该截面的壁面上安装测压板，如壁面上安装测压板，如图所示，在板上打测压图所示，在板上打测压孔，通过连通管与显示孔，通过连通管与显示仪表相接。仪表相接。 测
31、压孔的直径可取测压孔的直径可取D23mm，孔的型式对，孔的型式对测量值有影响，设计和测量值有影响，设计和加工时应予注意。加工时应予注意。 流体机械原理、设计及应用流体机械原理、设计及应用 测定静压场时，可用静压测定静压场时，可用静压喷管。如图所示，气流通过喷管。如图所示，气流通过内部收缩通道时，其压强作内部收缩通道时，其压强作用在周围的测孔上，并且通用在周围的测孔上，并且通过引出管内的气体传至显示过引出管内的气体传至显示仪表，显示静压值。这种喷仪表，显示静压值。这种喷管的优点是对气流方向不敏管的优点是对气流方向不敏感，偏斜感，偏斜40对读数无影对读数无影响。当用皮托管测定静压时响。当用皮托管测定静压时因为它对方向较敏感，使因为它对方向较敏感，使用时应特别注意。用时应特别注意。静压喷管静压喷管1-受压孔；受压孔；2-引出管引出管
