课题三 矿井排水设备.doc

课题三 矿井排水设备 一 、 概 述 煤矿在建设和生产过程中，地层中的地表水、岩石空隙中的地下水等不断涌人井下。为保证煤矿安全生产，必须及时把水排到地面。矿井排水设备的任务就是把所有流人井下巷道中的矿水排送到地面。 1、矿井排水设备的组成 煤矿使用的水泵有离心式、往复式和喷射式(射流泵)，其中最常用的是离心式。往复式和喷射式仅用于局部排水或排送泥浆。 离心式排水设备主要由离心式水泵、电动机、起动设备、仪表、管路及管路附件等组成，如图3—1所示。 图3—1 离心式排水设备示意图 1一离心式水泵；2—电动机；3一起动设备；4—吸水管；5—滤水器；6—底阀；7一排水管； 8—调节闸阀； 9—逆止阀；10—旁通管；11一灌引水漏斗；12—放水管；13—放水闸阀；14—真空表；15一压力表；16—放气栓。 装在吸水管末端的滤水器(又称滤网)的作用是防止水中沉积的煤泥和杂物吸入水泵内，以防水泵堵塞和磨损。在滤水器内装有舌形底阀，其作用是当向水泵内灌注引水时或水泵停止运转时，使水泵和吸水管内的水不漏掉。 调节闸阀8安装在靠近水泵排水管上方的排水管路上，位于逆止阀9的下面。其作用一是调节水泵的流量和扬程；二是在水泵起动时将它完全关闭，以降低起动电流。 放水闸阀13安装在调节阀上方的排水管路的放水管12上，其作用是为检修排水管时放掉其中的水。 逆止阀9安装在调节闸阀的上面，其作用是当水泵突然停止运转(如突然停电)时，或者在未关闭调节阀的情况下停泵时，能自动关闭切断水流，使水泵不致受到水力冲击而遭到损坏。 灌水漏斗11是在水泵初次起动时，用来向水泵和吸水管中灌引水。在向水泵和吸水管中灌引水时，要通过放气栓将水泵和吸水管中的空气放掉。 旁通管10的作用一是在水泵第二次起动时将排水管的水引入泵内，即由排水管向泵内灌人引水；二是防止水泵停止运转后排水管中的压力水冲向泵内，起缓冲作用。 压力表15安装在水泵的排水接管上，用于检测排水管中水压的大小。真空表14安装在水泵的吸水接管上，用以检测水泵吸水口处的真空度。 2、离心式水泵的工作原理 离心式水泵主要由叶轮、叶片、轴、螺旋状泵壳等组成，如图3—2所示。 图3—2 离心式水泵简图 1一叶轮；2—叶片；3一轴；今—外壳；5一吸水管； 6-—滤水器；7一排水管；8一漏斗；9—闸板阀 水泵起动前，先由灌水漏斗8向泵内灌满水，然后起动水泵。当电动机驱动轴使叶轮在泵壳内高速旋转时，叶轮中的水也被叶片带动旋转，这时水在离心力的作用下向叶轮外缘甩去，汇集在泵壳内。由于水做离心运动冲向叶轮四周，叶轮的中心部位即形成一个具有一定真空度的低压区(比标准大气压力低得多)，而吸水井水面上却受着大气压力的作用。在大气压力与水泵内部低于大气压力的压力差的作用下，吸水井内的水经过滤水器冲开底阀，沿着吸水管流人泵内。由于叶轮不断地高速旋转，水便以高速、高压冲向泵壳内，并沿排水管排到高处。与此同时，吸水井中的水不断地被吸到叶轮中心部位低压区。只要水泵叶轮不停地旋转，水就源源不断地从低处被排到高处。 二、离心式水泵的构造 （一）、离心式水泵的主要零部件 1、叶轮(水轮) 叶轮是离心式水泵的主要部件，通过它把电动机输出的机械能传递给水，把水送到一定高度和距离。 叶轮有闭式和开式两种，叶轮一般由前轮盘、后轮盘和轮叶组成。水泵的叶轮多用铸铁制成。普通矿用水泵广泛使用合金铸铁水轮。 叶轮的形状和外径大小直接影响水泵的流量和扬程，外径越大，扬程越高。但叶轮直径也不能很大，一般不超过800mm。叶轮采用后弯式叶片(对旋转方向而言)。叶轮出口宽度决定水泵的流量，宽度越大，流量越大，不过它也有一定的限制。 2、泵轴 泵轴是安装叶轮并带动叶轮旋转的部件。泵轴一般用碳素钢制成。为防止泵轴锈蚀，泵轴与水接触的部分装有轴套。轴套锈蚀和磨损后可更换新的，这样可延长泵轴的使用寿命。泵轴两端由轴承支承。根据水泵的构造特点和作用于泵轴上轴向推力平衡方法的不同；离心式水泵采用的轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。在使用滚动轴承时，其外套和轴承座必须有轴向窜量。 3、泵壳 泵壳的作用是把叶轮推出的水收集起来，由一个圆形断面的出口送出。整个流道分成两部分，由螺壳段、扩散段。前段的作用，是把叶轮抛射出来的水先后均匀地并人总流。后段的作用，是使水流减速，把部分动能变为压力能。为适应螺壳中水流沿途逐渐增多的状况，螺壳断面逐渐加大，以保持流速接近常数。 多级泵一般为分段式，泵壳由吸水段、若干中段(水泵级数：中间段数+1)和出水段组成，整个泵壳由6-8条螺栓紧固在一起。 4、导向器和返水道 在多级离心式水泵中，在叶轮的外圆周上安装有带导叶固定的圆圈，叫导向器，也叫导水圈，如图3—3所示。 图3—3 导向器和返水道 水自叶轮1流出后进入导向器2。导向器的作用一是