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1、矿井排水设备学习提示 本章介绍了水泵的基本结构、性能、操作、日常维护、本章介绍了水泵的基本结构、性能、操作、日常维护、安装调试以及常见的故障与维修。安装调试以及常见的故障与维修。 学习本章，对于从事矿井维修的中级工、高级工、技师、学习本章，对于从事矿井维修的中级工、高级工、技师、高级技师，应能熟悉水泵的操作运行，并能进行日常的维护，高级技师，应能熟悉水泵的操作运行，并能进行日常的维护，而对于高级工及以上层次的人员，应能解决水泵的维修、中而对于高级工及以上层次的人员，应能解决水泵的维修、中修和现场大修的关键技术问题，并能配合完成技术测定工作修和现场大修的关键技术问题，并能配合完成技术测定工作和调
2、试工作。和调试工作。第一节 排水设备概述 在竖井、斜井、平硐或露天煤矿的采掘过程中，都会有涌水渗出。为保证煤矿安全生产，不致使涌水淹没矿井，必须及时地把矿水排到地面。这里仅就矿井涌水量、矿井排水过程及矿用水泵等作一简单介绍。 一、矿井涌水量及矿水性质矿井自然涌水来自地下水和地表水。涌水量与矿区的位置、地形、水文地质及矿区气候等条件有关。在同一矿井中，一年四季涌水量也是不同的，如在雨季和融雪季节，涌水量就大些，其他季节大致是一定的。因此，在一年内有最大涌水期和正常涌水期之分，相对应的涌水量称之为最大涌水量和正常涌水量。矿井涌水量指单位时间涌入矿井的总水量，其单位是m3/h或t/h。有时为便于比较
3、各矿涌水的大小，用每采一吨煤的涌水量表示涌水的相对值，称为含水系数。 在选择排水设备时，还需要考虑矿水的物理、化学性质，如容重(或重度)大小、水的酸碱性等因素。矿水因含有矿物质和泥砂，会使其容重比清水大，一般为995410052Nm3。排这种矿水，会加速水泵零件的磨损，因此要设置水仓或沉淀池，使水中泥砂沉淀后，再经水泵排至地面。此外，煤或岩石中含有硫酸盐(硫酸铁或硫酸镁等)及其他化合物，这些物质遇到水或空气氧化而生成硫酸，使水呈酸性。 为防止酸性水腐蚀排水设备，在煤矿，一般pH5时，应采用耐 腐蚀性材料制成的耐酸泵；对于排水管道，可在管内加防酸衬，如衬 胶、衬聚氯乙烯、衬塘瓷等防护措施；为防止
4、酸性水污染环境，必要时 应在井下水仓投入石灰CaO、熟石灰Ca(OH)：或石灰石CaC03等进 行中和处理。二、矿井排水过程 为把井下涌水排至地面而设置排水设备，包括水泵机组、电气设备、管道及水井等。矿井排水设备一般分为主排水设备和辅助排水设备。生产矿井的主排水泵设备设在井底车场附近。生产矿井除井底车场的主排水设备外，在箕斗井底、有水窝的罐笼井底、胶带输送机斜井底及集中下山等处，为防止水窝被淹没，影响设备正常运行，都设有辅助排水设备。三、矿井排水系统 水泵将矿井涌水排至地面的系统，通常随矿井深度、开拓系统及各水平涌水量大小而不同，有集中排水系统和分段排水系统。集中排水系统是将全矿涌水集中到最低
5、水平，然后由主排水设备一次排到地面。分段排水系统是将全矿涌水集中到几个水平，然后分别将水排至地面。目前在我国煤矿大多采用集中排水系统，当矿井较深或多水平同时开采时，采用分段排水系统。集中排水系统较简单，开拓量小，基建费用低，管道敷设简单，管理费用也低。四、矿用水泵简介 水泵的种类很多，根据作用原理可将水泵分为叶片式、容积式及其他型式三类。叶片式水泵包括离心式、轴流式及混流式等，容积式水泵包括往复式、回转式、齿轮泵及螺杆泵，其他型式有喷射式及水锤式等。水泵是把电动机的能量传递给水，使水增加能量的一种机械。目前我国煤矿采用最多的是离心式水泵，图61为单级离心式水泵的简图。第二节 离心式水泵一、构造
6、1离心式水泵分类 按离心式水泵的使用和结构特点，可进行下列分类。 (1)按叶轮个数分类： 单级泵。只有一个叶轮的泵称单级泵。一个叶轮使水增加的能量是有限的，目前国产矿用单级离心式水泵最高扬程不超过100m。 多级泵。泵中有两个以上的叶轮串联在一根轴上，称多级泵。每个叶轮连续地给水增加能量，使泵的扬程随叶轮数目的增多而相应提高。因此，多级泵的扬程为单级泵的扬程与级数的乘积。目前矿用多级泵最高可达10级，其中各叶轮的大小、形状一般都相同。图62所示的为带有四个叶轮的四级泵，水流由吸水室1(多级泵中又称前段)进入第一级叶轮2，然后经与泵壳固定在一起的导水圈3将水引入第二级叶轮4；同理，水经过所有叶轮
7、，最后进入压出室6(多级泵又称后段)，由排水管排出。(2)按叶轮吸人方式分类： 单吸式叶轮，一侧有吸人口，为单面吸人。 双吸式叶轮，两侧都有吸人口，为双面吸人。 (3)按泵壳形式分类： 涡壳式，具有螺旋形泵壳的离心泵，绝大多数单级泵都是涡壳式。 导叶式，具有固定导叶(导水圈)的分段离心泵，绝大多数多级泵都采用这种型式。 (4)按轴的位置分类： 卧式泵，轴水平放置。 立式泵，轴垂直放置。在井筒掘进等处，要求占地面积小时多用此种。二离心式水泵的主要构造部件及作用图 D型离心泵构造图 1前段；2中段；3叶轮；4导水圈；5轴；6螺栓；7后段；8平衡板；9平衡；10尾盖；11轴承架；12大密封环；13小
8、密封环；14轴套；15轴承；16弹性联轴节；17填料压盖；18填料(1)流通部件。水在泵内流经的主要部件有吸人室、叶轮、导水圈、压入室。图62 多级离心式水泵简图 1吸入室；2第一级叶轮； 3导水圈；4第二级叶轮； 5一泵壳；6压出室；7出水口主要构造部件 吸人室。位于第一级叶轮前边。吸人室的作用是将吸水管中的水均匀地引向叶轮。在分段多级泵中一般用圆环形吸人室，在悬臂式单吸单级泵中多用锥形管结构。叶轮。叶轮是使水增加能量的唯一部件。图63 闭式及半开式叶轮导水圈。导水圈是与泵壳固定在一起带有叶片的静止圆环，如图64所示。压出室。位于最后一级叶轮的后面。压出室的作用是将最后一级叶轮流出的高速水流
9、收集起来引向泵的排出口，同时在扩散管中将水的一部分动能转换为压力能。图65 螺旋形蜗室及环形压出室 离心式水泵除上述各流通部件外，为保证水泵可靠、经济的工作，还需要有其他组成部分。(2)密封装置。（3）轴向推力平衡装置对于双面吸入的叶轮(图69)及对称排列的叶轮(图610)，都可以自行平衡轴向推力。平衡鼓是在最后一级叶轮后面，装在轴上的圆柱体，如图611所示。平衡盘也是装在末级叶轮之后，用键固定在轴上，如图612所示。三、水泵的常见故障与维修 水泵运行中的故障分为腐蚀和磨损、机械故障、性能故障和轴封故障四类。这四类故障往往相互影响，难以分开，如叶轮的腐蚀和磨损会引起性能故障和机械故障，轴封的损
10、坏也会引起性能故障和机械故障。1腐蚀和磨损 腐蚀的主要原因是选材不当，发生腐蚀故障时应从介质和材料两方面人手解决。 磨损常发生在输送浆液时， 主要原因是介质中含有固体颗粒。对于易损件，在磨损量达到一定程度时应予以更换。 2机械故障 振动和噪声是主要的机械故障。振动的主要原因是轴承损坏，或出现汽蚀和装配不良，如泵与电动机不同轴，基础刚度不够或基础下沉、配管蹩劲等。3性能故障 性能故障主要是指流量和扬程不足、泵汽蚀和驱动电动机超载等意外事故。 轴封故障主要指密封处出现泄漏。填料密封泄漏的主要原因是填料选用不当、轴套磨损。机械密封泄漏的主要原因是端面损坏、密封圈被划伤或折皱。4轴封故障离心水泵常见的
11、故障及处理方法见下表。离心泵常见的故障及处理方法：离心泵常见的故障及处理方法：矿井通风 机 一、矿内空气与矿井通风的基本任务1、矿井通风的基本任务、矿井通风的基本任务连续不断地供给井下足够的新鲜空气；把有害气体和悬浮的矿尘冲淡到安全浓度以下，并排出矿井；为井下创造良好的气候条件。2、矿井中的有害气体、矿井中的有害气体矿内空气中常见的有害气体，就其危害而言可分为：窒息性气体：氮、二氧化碳、瓦斯；有毒性气体：一氧化碳、二氧化氮、硫化氢、二氧化硫、氨；爆炸性气体：瓦斯、氢；它们的基本性质、对人的危害、来源及安全浓度等见附表：对有害气体的防治措施主要有：加强检测，以便及时发现问题，及时进行处理。加强通
12、风。用适量的风量将各种有害气体冲淡到安全浓度以下。如果某种有害气体储量大，可以采取抽放的办法。通风不良的或不通风的巷道、应在其出口处设置栅栏，并挂上“禁止人内”的警示牌。预防煤炭自燃和矿内火害，以及瓦斯、煤尘爆炸。遵守放炮规程，采用水炮泥，既可消焰降尘，又可减少二氧化碳。喷雾洒水是降低二氧化氮、硫化氢、 二氧化疏及二氧化碳含量的有效措施。中毒急救：a、将中毒者或窒息者移到新鲜风流巷道中或地面、对昏迷假死者，清除口中堵塞物，解开上衣；对氧化碳中毒者注意保暖。b、人工呼吸或输氧。氧化碳中毒者在纯氧中可掺入5-7的二氧化碳促进恢复呼吸功能；二氧化氮、硫化氢、二氧化硫中毒者只能用拉舌法或活动上肢法进行
13、人工呼吸。c、药物治疗，粘膜受害时，用l硼酸水或弱明矾水冲洗眼、漱口，并饮用牛奶、蜂密减轻刺激；硫化氢中毒时可用浸有氯水的毛巾或棉花，放在患者鼻、口旁，也可给患者喝少许稀氯水溶液解毒。 3、煤矿安全规程煤矿安全规程的相关规定的相关规定 采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得低于20，二氧化碳浓度不得超过0.5。矿井需要的风量按井下同时工作人的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。必须按实际供风量核定矿井产量(不得超风生产)。采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷风速不得低于 0.25ms，掘进中的岩巷和其它通风行人巷道不得低于0.15ms，矿井必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风：对采
14、掘工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，应根据测风结果采取措施，进行风量调节。矿井必须有足够数量的通风安全检测仪表。二、矿井通风系统二、矿井通风系统 1、矿井必须有完整的独立通风系统。其内容包括：地面安装有主要通风机；有进、回风井筒；保证井下有足够的风量；进回风巷道有足够风流畅通的断面；有控制风流流向的通风设施。 2、串联通风与并联通风：、串联通风与并联通风： 规程规程规定矿井的生产水平和采区，必须实行分区通风，采掘工作面都应实行独立通风。采掘工作面采用串联通风的次数不得超过1次；且在进入被串联的工作面的风流中装设甲烷断电仪，瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过05。开采有瓦斯喷出或有煤与瓦斯
15、突出危险的煤层时，严禁任何两个工作面之间串联通风。 严禁全矿井串联通风(即“一条龙”通风)。（1）串联通风的风阻等于各串联巷通风阻之和，风量不变，因而增加了通风的阻力和通风难度。（2）被串联工作面的空气质量无法保证，有害气体和粉尘浓度增加。（3）一旦前一个工作面发生火灾、瓦斯煤尘爆炸与瓦斯突出事故会直接危害被串工作面，扩大灾害的范围。3、串联通风的危害是：、串联通风的危害是：4、老塘通风：、老塘通风：指进、回风流部分或全部经过采空区的指进、回风流部分或全部经过采空区的通风方式。老塘通风危害很大，它能使采空区残煤加速通风方式。老塘通风危害很大，它能使采空区残煤加速氧化发生自然发火，还能将采空区的
16、瓦斯等有毒有害气氧化发生自然发火，还能将采空区的瓦斯等有毒有害气体带或稀释到爆炸浓度，发生瓦斯爆炸事故，因此井体带或稀释到爆炸浓度，发生瓦斯爆炸事故，因此井下严禁老塘通风。采掘工作面的进风和回风都不得经过下严禁老塘通风。采掘工作面的进风和回风都不得经过采空区和冒顶区。采空区和冒顶区。5、原煤炭部在、原煤炭部在关于强化一通三防工作，控制瓦斯煤关于强化一通三防工作，控制瓦斯煤尘事故的通知尘事故的通知中要求：中要求：井下要消灭不符合井下要消灭不符合规程规程规规定的串联风、循环风、定的串联风、循环风、利用利用老塘通风和微风、无风作业。老塘通风和微风、无风作业。6、扩散通风只适应于在进风流中而无瓦斯涌出
17、的长度、扩散通风只适应于在进风流中而无瓦斯涌出的长度不超过不超过6米、人口宽度大于米、人口宽度大于15米的硐室。米的硐室。 7、主要通风机的安装与管理要求：、主要通风机的安装与管理要求： 矿井必须采用机械通风；主要通风机必须安装在地面；必须保证主要通风机连续动转；严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用；装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次；每月检查1次主要通风机；生产矿井的主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40；每季度应至少检查1次反风设施，每年应进行1次反风演习。因检
18、修、停电或其它原因停止主要通风机运转时，必须制定停风措施。主要通风机停止运转时，受停风影响的地点，必须停止工作，切断电源，工作人员生撤到进风巷道中，由值班矿长迅速决定全矿井是否停止生产，工作人员是否全部撤出。主要通风机停止运转期间，对由1台主要通风机担负全矿通风的矿井，必须打开井口防爆门和有关风门，利用自然风压通风； 8、采空区必须及时封闭，采煤工作面和采、采空区必须及时封闭，采煤工作面和采区开采结束后必须在区开采结束后必须在45天内，封闭完毕。天内，封闭完毕。 9、通风设施、通风设施通风设施：矿井应根据通风需要，设置风门(不得设置单道风门)、风墙、风窗和风桥等通风设施，有效地控制风流，通风设
19、施不得随意拆除。采空区和报废的井巷必须及时封闭。每组风门不少于两道，通车风门间距不小于一列车长度，行人风门间距不小于5米。进、回风巷道之间需设风门时，同时设反向风门，其数量不少于两道。风门不能同时敞开，防止风流短路。 三、矿井通风设备的作用三、矿井通风设备的作用 矿井通风设备的作用是向井下输送新鲜空气，供人员呼吸，并使有害气体的浓度降到对人体和安全无害的程度；同时，调节温度和湿度，改善井下工作环境，保证煤矿生产安全。四、矿井通风机的分类四、矿井通风机的分类般可从以下几方面进行分类。 根据风流在风机叶轮内部的流动方向不同，可分为离心式(风沿轴向流人叶轮，在叶轮内转为径向流出)和轴流式(风沿轴向进
20、入叶轮，经叶轮后仍沿轴向流出)两种。 根据通风机叶轮数目不同，分为单级风机(只有一个叶轮)和两级风机(同一轴上装有两个D，f；轮)。 根据通风机叶轮进风口数目的不同，分为单侧进风(只有一个进风口)和双侧进风(叶轮有两个进风口)两种。 根据通风机产生风压大小，分为低压风机(全压小于1 kPa)、中压风机(全压为13kPa)和高压风机(全压为315kPa)三种。 根据通风机的用途不同，可分为主要通风机(负责全矿井或某一区域的通风任务)和局部通风机(负责掘进工作面或加强采煤工作面通风)两种。1离心式通风机的构造离心式通风机的构造离心式通风机示意图 1一叶轮；2一机壳；3一集流器；4一前导轴流式通风机
21、示意图 1一集流器；2前导叶；3一第一级叶轮；4一中导叶；5一第二级叶轮；6后导叶；7扩散器；8主轴；9疏流器；10一外壳2.轴流式通风机轴流式通风机五、主要通风机的故障与维修五、主要通风机的故障与维修 运行中的主要通风机随时都有可能出现一些异常现象，这往往是风机故障或事故的前兆。 判断风机的故障有直接分析法直接分析法、间接分析法间接分析法、和综合分析法综合分析法三种。直接分析法是根据风机运行中的异常现象，通过看、听、摸、嗅直接观察来判断故障点；间接分析法是一种以流体力学等知识为基础，在掌握直接分析法、熟悉设备系统的前提下，借助于逻辑推理的方法来判断故障点及其原因的方法；综合分析法是直接分析法
22、与间接分析法的结合，是通过故障的表面现象，找出引起故障的主要原因，从而确定故障的准确部位的方法，它也是故障诊断的基本方法。 当主要通风机运行中出现故障时，要根据故障现象分析引起故障的原因，并及时采取有效措施，防止故障扩大，从而避免风机受到严重损坏。如果某些故障在初发期能通过简单的调节或处理而获得解决，则不必停机检修，否则均要停机检修；同时要注意，在任何情况下，对于轴承过热都不允许采用冰或冷水来冷却轴承，以免轴衬弯曲变形。下面介绍常见的故障以及处理方法。一、轴承温度过高一、轴承温度过高主要通风机及其附属设备，轴承温度过高是常见的故障。 1故障产生的原因故障产生的原因 (1)轴承注油过多。 (2)
23、油脂质量不好或油脂老化变质。 (3)油质不清洁。 (4)轴承缺油，油道被堵或补充不及时，造成供油中断，发生干摩擦，温度会急剧上升。 (5)轴承装配不良而引起轴承过热现象，有下面几种情况： 滑动轴承轴瓦顶间隙过小。 轴承箱盖与座联接螺栓紧力过大或过小。 由于轴与轴承安装歪斜，前后轴承不同心，或联轴器找正不好，使两根轴同轴度误差过大。 轴承内圈与轴装配过松或过紧。 轴承外圈与座装配过松或过紧。 一轴多轴承都给定位，当环境温度变化时轴伸缩，造成滚子卡死而发热。 (6)轴承箱激烈振动，加大轴承负荷而发热。 2解决的方法解决的方法 (1)减少注油，润滑油注到油标位置，润滑脂注到油腔的131/2。 (2)
24、改换合格的油脂。 (3)更换清洁的油脂。 (4)对缺油的要立即补充，对压力润滑系统，要疏导管道，保持油路畅通，并保持一定油压，贮油箱油位下降的应补充油量。 (5)轴承的安装，要注重质量，严格找正或验收。已经发生问题的要针对不同情况处理。 调整轴瓦间隙。 调整联接螺栓的紧力。 重新找正轴与轴承的同轴度。 轴承内圈过松过紧的要进行检修。 轴承外圈过松过紧的，能调整的进行调整，例如外圈过松的可临时加垫，过紧的则应进行检修或更换。 一轴多轴承的，在轴向只能一个定位，其余则应浮动。 (6)轴承箱激烈振动，要根据具体情况进行解决。二、轴承的噪声二、轴承的噪声(响声响声) 轴承的噪声通常是轴承磨损的预兆。正
25、常运转的轴承，发出轻微、乎稳、均匀而有节奏的声音；有故障的轴承，会发出异响或不正常的噪声。 (1)发出很高的口哨似的声音，说明轴承内油量不足。 (2)发出有节奏的敲击声或撞击声，说明滚子或滚道有剥落现象。 (3)发出很尖的声音，说明轴承间隙太小。 (4)发出碰击声，说明保持器与滚子发生碰击。 (5)发出断断续续的声音，说明轴承有脏物。 (6)发出哗啦哗啦的敲击声，说明滚子断裂或破碎。轴承发出的异响，应用听针或改锥顶起轴承外盖听诊。轴承的几种噪声和原因：轴承的几种噪声和原因：三、轴流式通风机主轴右端轴承箱过度发热或轴承损坏三、轴流式通风机主轴右端轴承箱过度发热或轴承损坏 70B2、2K60型轴流
26、式通风机的主轴右端，都有类似的轴承箱，如下图所示，左边有一双列圆锥滚子轴承4，承担径向载荷；右边有3个(单级叶轮为2个)单列圆锥滚子轴承，承担轴向推力，或简称为推力轴承，其中-iE一反(单级叶轮为一正一反)，承担右向或左向轴向推力。图主轴轴承箱局部示意图 1、2、3轴承；4轴承套；5一圆盘；6一垫圈；7轴套；8-垫圈；9盖；10斜套。 (1)轴承箱日久变形，主要是横向缩小，会将调心轴承4夹紧，使轴承温升过高。 (2)轴承内圈与轴上斜套配合过松或过紧，过松则轴被磨损；过紧则滚道间隙减小。 (3)推力轴承过紧，即轴向游隙过小，将引起发热或磨损。 (4)若左侧正向推力轴承内圈与轴上斜套配合过松，则左
27、侧推力轴承不受力。1轴承箱过热和轴承损坏的原因轴承箱过热和轴承损坏的原因2解决的办法解决的办法 (1)将轴承箱进行刮削，左、右各刮去一部分，深0.20.3mm，长2025mm。 (2)应当拆卸轴承1，如原来过紧，则应将轴的直径适当磨小；如原来过松，则应将轴用喷涂工艺或其他办法，适当加大轴的直径，然后再进行组装。 (3)调整垫8的厚度，调整前先不加垫，将盖9盖好并将螺钉拧紧，使主轴的窜量等于零，然后测量S5的尺寸，再加上比S5厚约0.2mm的垫圈8。装配时在两侧各垫薄纸12张，以免漏油。装好之后拨动主轴检查实际窜量，一般应在0.08一0.25 mm之间。 (4)将左侧正向推力轴承卸下检查，用调整
28、斜套或其他方法，使轴承内孔与轴套配合紧密。 由于遥测温度计型号不同，原因各异，但一般是感温元件的故障，如与轴承接触不好；传导部分的故障，如导线折断；指示部分的故障，如指针脱落。 解决的办法是将接触头紧接于轴承，更换导线，修复指针等。四、轴承遥测温度计失灵的原因四、轴承遥测温度计失灵的原因 (1)叶轮制造加工不精确，偏差过大。 (2)一部分动叶因腐蚀或磨损不均。 (3)动叶表面有不均匀的附着物，如煤尘，铁锈或其他污物。 (4)机翼型动叶因腐蚀或磨损穿孔，杂物进人其内。 (5)主要通风机因长期停运，转子的自重等因素使轴变形。 (6)运输、安装等原因造成叶轮变形，使径向跳动或端面跳动过大。 (7)叶轮上平衡配重脱落。 (8)检修后未校准平衡。五、通风机由于转子不平衡而引起振动五、通风机由于转子不平衡而引起振动1产生振动的原因产生振动的原因 2解决的具体办法解决的具体办法 (1)进行调整，重新校正或更换叶轮。 (2)更换部分动叶。 (3)清扫动叶表面。 (4)更换动叶。 (5)进行矫正处理或更换主轴。 (6)进行检修矫正或更换叶轮。 (7)重新校正平衡，补设平衡配重。 (8)重新校准平衡。结束谢 谢！
