矿用水泵的常见类型.doc

矿用水泵的常见类型教案
机电办：焦海鹏
矿井采掘排水系统由采掘深度、涌水量的大小等因素来确定。常见的排水系统有集中排水系统和分段排水系统两种。排水高度较低时，可以直接将水集中排至大巷水沟； 排水高度较高时，若水泵的扬程不足以直接把水排至大巷水沟，可以采取分段排水方式。
1、 矿井采掘排水设备分类
1.1 按叶轮数目分类 可分为多级离心泵和单级离心泵。多级泵扬程高，单级泵分为单吸叶轮和双吸叶轮，这种泵流量大，扬程低。
1.2 按水泵外壳构造分类 可分为分段式离心泵和整体式离心泵。
1.3 按水泵传动轴的安装方式分类 可分为卧式和立式水泵。立式水泵有吊泵、潜水泵等。
1.4 按工作原理分类 叶轮式泵：它是依靠工作叶轮的旋转运动而输送液体的。这类泵有离心泵、轴流泵和混流泵。
容积式泵：它是依靠工作室容积的改变而输送液体的，往复泵、回转泵属于此类。这类泵有柱塞泵、隔膜泵等。
流体作业泵：它是依靠一种流体运动的能量来输送液体的，此类泵有喷射泵。
2 、矿井采掘排水系统常用水泵类型及型号含义
2.1 多级离心泵 多级离心泵由定子和转子部分组成。水泵的定子部分主要由前段、中段、后段、导水圈、尾盖及轴承架等零部件用螺栓联结而成。水泵的转子部分主要由装在轴上的叶轮和平衡盘组成。整个转子部分支撑在轴两端的圆柱滚子轴承上。泵的前、中、后段间用螺栓固定在一起，各级叶轮及导水圈之间靠叶轮前后的大扣环和小扣环密封。泵轴穿过前后段部分的密封靠填料、填料压盖组成的填料函来完成。水泵的轴向推力采用平衡盘平衡。
该类型水泵常用型号有 MD85- 45×2、MD280- 60×4 等，M表示耐磨，D 表示多级分段式离心泵，第一个数字表示流量，第二个数字表示单级扬程，第三个数字表示级数。
2.2 矿用隔爆型排污、排沙潜水泵 矿井常用的隔爆型排污、 排沙潜水泵有 BQW、 BQS系列，该系列潜水泵能排放高浓度的煤泥、岩粉、灰渣、砂浆等重介质。潜水泵结构型式为整机潜水、机电一体，具有防水、防爆、安装迅速、操作简便等特点。
该类水泵常用的型号有：
BQW(S)30- 30- 5.5
BQW(S)75- 20- 7.5
BQW(S)40- 50- 15
BQW(S)50- 50- 18.5
BQW(S)150- 20- 22
BQW(S)80- 80- 37
BQW(S)100- 50- 45
BQW(S)150- 60- 55
BQW(S)150- 80- 75
BQW(S) 300- 50- 90
BQW(S)80- 240- 185（四级泵 ）
B 表示隔爆型电泵， Q 表示潜水， W 表示排污， S 表示排沙。
第一个数字表示流量， 第二个数字表示扬程， 第三个数字表示功率。
2.3 BQF系列风泵 BQF系列风动潜水泵有 BQF-Ⅰ风动潜水
泵、 BQF-Ⅱ风动潜水泵、BQF-Ⅳ三种型号。该系列泵动力部分采用了叶片式气动马达， 具有自动离心调速器结构， 能确保在额定转速范围内运行。
BQF 系列风泵常用型号有，BQF18/15，BQF17/70， BQF25/50，
B 表示泵， Q 表示潜水， F表示风， 第一个数字表示流量， 第二个数字表示扬程。
2.4 气动隔膜泵 气动隔膜泵是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种泵类。采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体， 高粘度、 易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。气动隔膜泵是一种由膜片往复变形造成容积变化的容积泵。气动隔膜泵常用型号有 BQG- 150/0.2， B 表示泵， Q 表示气动，G表示隔膜， 150 表示额定流量为 150L/min， 0.2 表示额定工况下的排料压力为 0.2MPa。
3、矿井采掘排水系统设备选型设计
3.1 概述 根据《煤矿安全规程》 规定，矿井排水设备必须有工作、备用和检修水泵。其中，工作水泵的排水能力，应能在 20h 内排出矿井 24h 的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的 70%。工作和备用水泵的总能力， 应能在 20h 内排出矿井 24h 的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的 25%。
3.2 工作水泵必须的排水能力 根据《煤矿安全规程》规定， 工作水泵的排水能力，应能在 20h 内排完 24h 的正常涌水量， 即 QB(20h)≥Qr(24h)工作水泵与备用水泵的总能力， 应能在 20h 内排完 24h 的最大涌水量， 即， QBm(20h)≥Qrm(24h)
式中： Qr——
—正常涌水量 （m3/h)
Qrm——
—最大涌水量 （m3/h)
QB——
—工作水泵必须的排水能力 （m3/h)
QBm——
—工作与备用水泵必须的排水总能力 （m3/h)
3.3 水泵必须的扬程
水泵必须产生的扬程 HB(m)
HB=(Hp+Hx） /ηg
式中： Hp——
—排水高度 （m)
Hx——
—吸水高度 （m） ， 一般 Hx=5- 5.5m
ηg——
—管道效率， 与排水管敷设倾角 α 角有关。
3.4 确定水泵台数 根据工作水泵必须的排水能力和必须的扬程进行选泵，使之既能满足正常排水的需要，又能满足最大排水的需要，最好是一台水泵就能达到所要求的排水能力。
3.5 采掘排水系统设计实例 某综采工作面正常涌水量为55m3/h，最大涌水量为150m3/h，排水高度为50m，巷道倾角为18°。如何选择水泵及管路？
3.5.1 水泵选型
①水泵必须的排水能力计算
在正常涌水量期， 工作水泵必须的排水能力为：
QB=1.2Qr=1.2×55=66m3/h
在最大涌水量期，工作水泵和备用水泵必须的排水能力为：
QBm=1.2Qr=1.2×150=180m3/h
②水泵所需扬程为:
HB=(Hp+Hx） /ηg=(50+5.5)/0.74=75m
③初选水泵
结合煤矿采区水泵使用情况，从泵产品目录中选取 BQS80- 80- 37 隔爆型排沙泵，其额定流量 80m3/h， 额定扬程 80m， 电机功率37kW。
④确定水泵的台数
正常涌水时工作水泵的台数： n1=QB/QH=66/80=0.8
取 n1=1
QH——
—水泵的额定流量， m3/h
备用水泵的台数： n2≥0.7n1=0.7×1=0.7
取 n2=1
最大涌水量时，工作水泵的台数： n3=QBm/QH=180/80=2.25
取 n3=3
由于 n1+n2=2＜n3，所以，要增加 1台备用水泵，才能满足实际排水需要。水泵总台数为：n=1+2=3
3.5.2 管路的选择
①根据该综采工作面水泵选型情况，结合煤矿常用的管路型号，初步选型：选择一趟 Φ108，一趟 Φ159 管路。
②管径的计算
如果管径取大些，阻力损失小，长期使用所消耗的电能小； 反之，如果管径取得小，管内流速快，阻力损失大，长期运行电耗大。因此，在选型计算时，应考虑电费、材料费、安装、拆除等因素。
下面简单介绍一下我矿的主排水系统的运行状况。
矿井目前为一水平开采，只有-530m中央泵房一个排水系统，矿井涌水通过-530m中央泵房直接排至地面，流入黑河。
2012年5月，-530m应急排水系统安装完成，经试验合格后投入使用。
-530m中央泵房安装5台MDS420-95×7型离心水泵，单台水泵额定流量为420 m3/h，扬程665m，配套电机YB71031-4（1250kW，6000V、1488r/min）。正常涌水量时2台工作，2台备用，1台检修；最大涌水量时4台工作，1台备用。井筒内装备三趟Φ325排水管路，5台水泵可以通过任意管路排水。
应急排水系统安装一台BQ550-650/17-1600/W-S型潜水泵，额定流量550 m3/h，扬程650m，配备1600KW电机。应急排水泵通过地面控制开停，通过一趟Φ325排水管路将水排至地面。
-530m水平泵房水仓由内、外水仓组成，内水仓1920m3，外水仓2520m3，水仓总容量为4440m3。应急排水仓容量为1000m3，并与外水仓联通。因此水仓总容量为5440m3。
-530m主排水系统能力
（1）依据《煤矿生产能力核定与管理指南》中“排水和水仓能力核定及计算方法”，按《煤矿生产能力核定表》计算具体计算过程及结果如下计算公式
矿井正常涌水量的生产能力计算公式：
（万t/a）
矿井最大涌水量的生产能力计算公式：
（万t/a）
（2）参数选取
地质报告资料矿井正常涌水量471.8m3/h，最大涌水量514m3/h。
①排正常涌水量生产能力计算
An—排正常涌水量生产能力（万t/a）；
Bn—工作水泵总排水能力，取420×2＝840（m3/h）；
Pn—上年度日产吨煤所需排出的正常涌水量(m3/t)，
Pn＝（471.8×24）/10909.1＝1.04m3/t
说明：式中日产吨煤按2011年实际原煤产量进行计算，
360×104/330＝10909.1（t/d）；
②排最大涌水量生产能力计算
Am—排最大涌水量生产能力（万t/a）；
Bm—工作泵加备用泵的总排水能力取420×4＝1680（m3/h）
Pm—上年度日产吨煤所需排出的最大涌水量(m3/t),
Pm＝（514×24）/10909.1＝1.13m3/t
（3）校验
校验水泵能否在20h内排出24h的正常涌水和最大涌水量
①正常涌水时，两台工作泵排水能力为：
20h排水量：420×2×20＝16800 m3
2012年联合试运转工作水泵的能力20Q工＝14160m3。
正常涌水时，24h涌水量：471.8×24＝11323.2 m3＜14160 m3。
②最大涌水期间，四台工作泵排水能力为：
20h排水量：420×4×20＝33600 m3
2012年联合试运转测试工作泵和备用泵的最大排水能力：
20（Q工+ Q备）＝27120 m3
最大涌水时，24h涌水量：514×24＝12336m3＜27120m3
以上计算表明，水泵排水能力符合《煤矿安全规程》有关要求。
水仓容量校验：
由于矿井正常涌水量为471.8m3/h <1000m3/h，水仓容量应符合V≥8Q要求。
8×Q=8×471.8=3774.4m3
而水仓实际容量为5440m3≥8Q ，符合《煤矿安全规程》要求。
（4）计算结果
按矿井正常涌水时生产能力计算：
An＝＝＝533.08（万t/a）
按矿井最大涌水时生产能力计算：
Am＝＝＝981.24（万t/a）
（5）核定能力
根据《煤矿生产能力核定标准》的规定，矿井排水系统核定能力为533.08万t/a，排水能力满足要求。