-
第
29
卷
第
1
期
-26Vol
山
西
煤
炭
张国庆
(
阳煤集团机电动力部
,
山西
阳泉
045000)
摘
要
:
通过水
环真空泵的选型计算过程
,
力的问题进行了分析和工程实例的
对比
,
提出了水环真空泵入口绝对压力的计算方法
。
关键词
:
水环真空泵
;
入口绝对压
力
;
计算
中图分类号
:
TD63
+
7;
TD712
+
. 6
文献标识码
: A
文章编号
: 167225050
( 2009) 012
水环真空泵与其它类型的瓦斯抽放设备相比
,
具有运行噪音小
、拆装
、维护方便
、适用范围广等优
特别是当抽出瓦斯
浓度达到爆炸界限时
,
也没有
爆炸危险
,
具有较高的安全性
。因此
,
在瓦斯浓度经
常变化的矿井已逐步取代罗茨真空泵
,<
/p>
使用日益广
泛
。在水环真空泵选型计算中
,
泵入口绝
对压力如
,
将直接影响到泵流量的确
定
,
采用不同的计
< br>,
结果会相差很多
,
一些问题值
得探讨
。
水环真空泵选型设计中有关参数的确定
我们知道
,
矿井瓦斯抽放量、瓦斯泵压力、泵入口
绝对压力是水环真空泵选型设计中重要的
3
个参数。
矿井瓦斯抽放量
Q
< br>K
=
Σ
Q
c
X
?
η
?
K
。
(1)
Q
K
———
矿井瓦斯抽放量
, m
3
/m in;
∑
Q
c
———
矿井抽出的纯瓦斯量之和
,m
3
/m
in;
X
———
瓦斯泵入口处瓦斯浓
度
,
X
≥
0.
3;
η———
瓦斯泵效率
, 0.
8;
K
———
抽放备用系数
,
K
= 1.
2
。
瓦斯泵压力
瓦斯泵压力是从井下钻孔
开始
,
经过瓦斯抽放
h
z
—
h
o
—
h
c
——
用户在瓦斯管出口所需正压
K
———
备用
系数
,
K
=1. 2
。
1
.
3
泵入口绝对压力
当前
,
水环真空泵入口绝对压力
P
< br>r
在地大气压力
P
1
P
r
=
P
-
H
B
=
P
- [ (
h
+
h
z
)
+ (
h
+
h
c
< br>式中
:
P
r
———
泵入口绝对压力
, Pa;
P
1
———
当地大气压
, Pa;
其它符号意义同式
( 2)
。目前
,
压力
P
0
=
101 325 Pa
、进气温度
T
0
态下
,
将按照公式
( 1)
抽放量
换算成工况状态下流量
,
即
:
Q
B
=
Q
k
?
P
0
< br>?
T
1
P
r
?
T
0
。
式
中
:
Q
B<
/p>
——
泵入口吸气量
,
m
3
/m in;
Q
< br>k
———
矿井瓦斯抽放量
,
m
3
/m
in;
29
No. 1M ar.2
009
泵选型设计中泵入口绝对压力的计算
对是否将泵排气口正
压管路阻
力计入泵入口绝对压
0027203
< br>
水环真空
SHANX I
COAL
2009
年
3
月
——
井下抽放钻场或钻孔口所需负压
, Pa;
点
,
Pa;
-10640
何计算通常是取泵所与瓦斯泵压力的差值。即
:
———
地面正压管路系统全部阻力损失
, Pa; ,
算方法
)
]
?
K
。
(
3)
我国水环真空泵性能曲线都是按照工况
11
状态的流量绘制的
。水环真空泵性能曲线是在出口
=
273 + 20 K
状
不同直径的叶轮在不同转速时泵吸入口吸气
< br>式中
:
量与吸入口处绝对压力间的关系曲线
。所以
,
需要
计算得到的标准状态下的矿井瓦斯
(
4)
12
—
管路至瓦斯泵
,
再从瓦斯泵送到用户所消耗的全部
P
0
———
标准大气压<
/p>
,
P
0
=
101 325 Pa;
阻力损失之和
,
即
: <
/p>
T
———
瓦斯抽放行业标准规定的标准状
态的
H
= [ (
h
+
h
)
+ (
h
+
h
) ]
?
K
。
(2)
绝对温度
,
T
= 273 + 20 , K;
式中
:
H
———
瓦斯泵压力
, Pa;
P
r
———
泵入口绝对压力
, Pa;
h
———
井下负压管路系统全部阻力损失
, Pa;
T
———
泵入口抽放气体的绝对温度
, 273 +
t
,
0
B
i
z
o
c
0
B
i
1
K;
27
收稿日期
: 2008207208
作者简介
:
张国庆
(
1970
—
)
,
男
,
山西平定人
,
本科
,
工程师
,
从事大型固定设备的运行及检修
。
2009
年
3
月
山
西
煤
炭
第
29
卷
t
———
泵
入口抽放气体的温度
,
℃。
更加合理
。
P
P
- (
h
+
h
)
?
K
。
符号意义同式
( 3)
。
r
1
i
z
经分析计算
,
当
T
-
T
≤
15
℃时
,
温度变化对
1
0
( 7)
泵吸气量的影响小于
5 %
,
所以在选型过程中一般
可假设
T
=
T
,
忽略温度的影响
< br>
。因而
,
泵入口绝
1
0
对压力
P
就决定着水环泵入口吸气量的大小
。
r
3
工程实例
某矿井瓦斯抽放站改造工程
,
井下负压管路系
统总阻力
h
= 16 809
Pa,
钻孔抽放口负压
h
= 1 962
Pa,
地面正压管路系统总阻力
h
= 10 293 Pa,
矿井
瓦斯抽放量
619
m
/m in,
瓦斯浓度
38. 9 % ,
当地大
气压力
P
=
92 822 Pa
。
现用公式
(5 )
和
( 6
)
分别计算水环真空泵吸入
口绝对压力
、总吸气量和泵台数
。
3
.
1
公式
<
/p>
(
3
)
算法
i
z
0
3
1
根据公式
( 3 )
和
( 4 ) ,
当泵所在地大气压力越
低
,
则泵吸入口绝对压力就越小
。为满足矿井瓦斯
抽放量的要求
,
泵的吸气量应是矿井瓦斯抽放量的
P
/
P
r
倍
。
0
2
泵入口绝对压力的分析推导
从水环真空泵工作原理可知
,
泵在工作过程中
叶轮轮毂和水环之间是一个月牙形空间
。当叶轮相
临两叶片间所包容的容腔逐渐增大时完成吸气过
程
。当容腔逐渐减小时
,
气体将被排出
。理论上
,
泵
吸入多少气体就应排出多少气体
。由于吸气口和排
气口的压力
、温度不同
,
其气态参数将发生变化
,
但
P
=
P
-
H
=
P
- [ (
h
+
h
) +
(
h
+
h
)
]
?
K
=
B
z
0
c
9
2 822 - [ (16 809 + 1 962) + 10 293 ]
×
1. 2 = 57 945
Pa
。
= 101 325
其变化应符合气体状态方程
:
Q
=
Q
?
B
k
×
P
0
T
1
619
(5)
P
?
V
/
T
=
P
?
V
/
T
。
P
r
?
T
根据计算结果
,
选淄博水环真空泵厂
2B EC72
P
、
V
、
T
和
P
、
V
、
T
分别为吸气腔和排气腔
的气态参数
。由式
( 5
)
可知
,
温度
、压力
、流量
泵
。转速为
240 r/m
in;
电机功率为
630 kW
在绝压
1
1
1
2
2
2
0
1
1
1
2
2
2
= 1
082
m
/m
in
。
57
945
3
是本
58 000 Pa
下
,
泵的工况流量为
460 m
/m
in
。需水环
压力腔的气态参数
,
每个腔的某一参数改变只能影
真空泵
3
台
,
备用
2
台
。
响本腔另两个参数的改变
,
而不会改变另一个腔的
3
.
2
公式
(
7<
/p>
)
算法
气态参数
。下面我们应用伯努利方程推导泵入口绝
P
=
P
-
(
h
+
h
)
?
K
= 92 822 - (
16 809 +
对压力
:
1 962)
×
1. 2 = 70
297 Pa
。
3
< br>r
1
i
z
P
?
T
×
0
0
Q
=
Q
?
B
k
= 101 325
P
r
?
T
70
297
0
619
3
/m in
。
= 892 m
根据计算结果
,
选淄博水环真空泵厂
2B EC72
泵
。转速为
240 r/m
in;
电机功率为
630 kW
在绝压
图
1
水环真空泵在瓦斯抽放系统中工作
水环真空泵在瓦斯抽放系统中工作如图
1
所
70
300 Pa
下
,
泵的工况流量为
455 m
/m
in
。需水环
真空泵
2
台
,
备用
1
台
。
示
。将系统分为两段
,
对来流段以吸风方式工作
,
对
可以看到
,
P
r
计算的合理与否
,
对总吸气量
、瓦
出流段以压风方式工作
。如图
1,
取两个截面
:
斯泵台数影响很大
。目前采用的泵吸入口绝对压力
Ⅰ
—
Ⅰ截面为系统入口前未受到水环真空泵工作干扰的
计算公式
( 3
)
由于计入排气段正压管路阻力
,
从而
某一截面
,
因未受干扰
,
故
V
= 0,
P
=
P
;
Ⅱ
—
Ⅱ截
使吸气口绝对压力计算值更小
,
P
/
P
r
增加
,
泵的吸
面为真空泵入口截面
,
此处全压为
H
。就
Ⅰ<
/p>
—
Ⅰ
气量增加
。尤其当排气口正压阻力较大时
,
按照
和
<
/p>
Ⅱ
—
Ⅱ截面应用伯努利方程
,
得
:
(4)
式计算得到的泵的吸气量将
增加更多
。由于吸
(6)
P
=
H
+
△
H
1 -
2
。
气量计算的不合理
,
造成泵的工作台数
、备用台数增
即
:
H
=
P
-
△
H
1 - 2
多
、泵站面积增大
,
基建投资大幅增加
,
在实际运行
式中
:
△
H
1 - 2
———
系统中吸风段风压损失
,
Pa
。
3
1
1
a
0
2
1
2
2
a
-
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