矿山排水设备--泵与风机
泵与风机的分类及工作原理课件
叶片式风机
离心式风机
离心式风机是一种利用旋转叶轮产生离心力的风机，其工作原理是利用 叶轮旋转时产生的离心力将气体吸入，通过压缩、升压和导流等过程将
气体排出。离心式风机主要用于通风、空调、鼓风等场合。
离心式风机的主要特点包括结构简单、运行可靠、效率高和维护方便等 。
叶片式风机
轴流式风机
轴流式风机是一种利用旋转叶片产生轴向推力的风机，其工作原理是利用叶轮旋转时产生的 轴向推力将气体排出。轴流式风机主要用于矿井通风、隧道通风、冷却塔通风等场合。
作用
泵的作用主要是输送液体，如水、油、酸碱液、乳化液、悬 乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮 固体物的液体；风机的作用主要是压缩或输送气体，如鼓风 机、通风机、压缩机等。
泵与风机的发展历程
古代
17世纪
人类最早使用的泵是简易木制唧筒，利用 活塞吸取液体。
出现了黄铜叶轮、蜗形体和机架组成的泵 。
要时能够及时更换。
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感谢观看
其他类型的泵
01
电磁泵
02
悬浮泵
03
旋涡泵
04
05
工作原理：利用磁场或 电场力来传递能量，使 流体获得动能和压能。 在其他类型的泵中，流 体被吸入和排出时，受 到磁场或电场力的作用 ，从而产生压力和流量 。
特点：体积小、重量轻 、无机械密封件、寿命 长等，适用于特殊场合 和特殊流体。
03
风机分类及工作原理
泵与风机的分件类及工作原理课
目 录
• 泵与风机的概述 • 泵的分类及工作原理 • 风机分类及工作原理 • 泵与风机的应用场景 • 泵与风机的维护与保养
01
泵与风机的概述
泵与风机的定义与作用
泵与风机 原理及应用
泵与风机原理及应用泵和风机是常见的流体机械设备，两者在原理和应用方面有所不同。
泵是一种设备，通过机械或电动力将能量转换为流体压力能，并使流体在管道或其他设备中流动。
泵的主要原理是利用旋转叶片或活塞等部件的运动，通过改变液体的动能和势能来提升液体的压力。
泵可以根据其工作原理分为离心泵、容积泵、轴流泵等多种类型。
离心泵是应用最广泛的一种泵，它通过叶轮的旋转将液体从中心向周围排放，使液体产生离心力，从而提升液体的压力。
容积泵则是通过压缩和扩张泵腔来提升流体压力的，它的工作原理类似于活塞式发动机。
而轴流泵则是通过叶片将液体水平推动的方式来进行工作的。
泵的应用非常广泛。
最常见的应用是给水泵，它用于给城市供应水源、生产用水等。
此外，泵还可以用于工业生产中的输送、冷却系统、污水处理系统等。
在石油工业中，泵被用于输送原油和天然气。
泵也被广泛应用于农业灌溉、矿山排水和化工过程中。
总之，泵在各个领域的应用都非常广泛。
风机是一种将机械或电能转换成气流能量的设备。
风机是通过叶轮的旋转来产生气流，其工作原理类似于离心泵。
风机的主要分类有离心风机、轴流风机和混流风机。
离心风机是最常见的类型，通过叶轮的旋转产生离心力，使空气产生压缩，从而形成气流。
轴流风机则是通过叶片将气流引导并推动沿轴向前进的方式来工作的。
混流风机则是离心风机和轴流风机的结合，具有两种类型风机的特点。
风机的应用非常广泛。
最常见的是通风风机，用于工厂、办公楼、商场等场所的通风和排烟。
此外，风机还被应用于空调系统，用于冷却和循环空气。
在工业生产中，风机被广泛用于燃烧系统、干燥设备和粉尘等领域。
风机还被应用于发电厂、船舶、航空航天和汽车制造等领域。
综上所述，泵和风机在原理和应用方面有所不同。
泵是通过旋转叶片或活塞等部件的运动来提升液体的压力，其应用广泛，包括给水、输送、石油和化工等领域。
而风机是通过叶轮的旋转来产生气流，并用于通风、空调和工业生产等方面。
两者在工程领域中都发挥着重要的作用。
矿山排水设备
《矿山机械与设备》书籍摘抄国泰科技有限公司
矿山排水设备
一、矿山排水系统：
矿山排水系统由矿井深度、开拓系统以及各水平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。
二、离心式水泵的分类及工作原理：
矿用水泵多用离心式水泵，只是在个别情况下使用轴流式水泵。
离心式水泵的分类：○1按叶轮的数目可分为：单级和多级泵○2按吸入方式可分为：单吸和双吸○3按泵轴的位置可分为：立式和卧式○4按泵体的拆卸方式可分为：分段式和水平中开式○5按叶轮的结构形式可分为：闭式和开式泵
三、离心泵的主要结构形式：
○1D型泵：D型泵是单吸、多级、分段式离心泵，它可输送清水或物理化学性质类似于水的液体，输送温度不超过40℃。
水泵的吸口为水平方向，排出口为垂直方向，目前这种泵的级数最多为11级，最高扬程为1000m，流量为450m³/h ,效率80% 。
○2B型泵：B型泵是单吸、单级、悬臂式离心泵，它可输送清水或物理化学性质类似于水的液体，输送温度不超过80℃。
《矿山机械与设备》书籍摘抄第 1 页国泰科技有限公司。
矿井排水设备
四、矿用水泵简介
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。
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。
目前我国煤矿采用最多的是离心式水泵， 图6—1为单级离心式水泵的简图。
2)水泵拆卸时注意事项 (1)在解体泵体、进水段、中段和出水段前，要对进 水段和出水段按照装配位置进行编号，以便于拆卸后 按顺序位置装配，编号可采用打钢印号码或用铅油写 标记等方法进行。 (2)要将折卸下来的各种零部件及各种螺栓等用配件 箱分类，按顺序将其保管起来，防止丢失。 (3)拆卸时要注意泵轴螺纹旋向。 (4)如厂家生产的水泵，中段不带支座，拆卸时两侧 要角木楔楔住，防上中段脱离止口时掉下来碰弯泵轴。 (5)拆卸时为防轴弯，应设立一临时支撑架。
为保证水泵在井下安装的顺利进行，防止因井 下条件限制出现难以解决的问题，而造成往返 搬运，目前对井下水泵安装工作，都采用在井 上工作间进行预安装。 一、水泵预安装准备工作 选择适当的工作间，准备好起吊工具及设备， 备齐拆卸、装配、检查的各种工具、量 具及消耗材料(棉纱、油脂、青壳纸、橡胶石 棉板、铅油等)。拆卸、装配时最好在大平板 上或自带的机座上进行。
(6)用大扳手拧下尾盖与出水段的联接螺栓，然后用扁铲或特制的钢楔插 在联接缝内轻轻地将尾盖挤松，沿轴向将尾盖取下。 (7)拆卸平衡盘时，用螺钉通过螺孔将平衡盘顶出，取下轴键。并在水轮 与轴配合面间注煤油浸泡。 (8)用扁铲或特制的钢楔插在出水段与中段联接缝内(要对称放置)，挤松 后取下出水段，再由出水段取下导叶及平衡盘衬环。 (9)用小撬棍撬叶轮，注意用力要对称并尽量靠近叶轮，以防撬坏叶轮。 用特制钢楔在中段与中段之间的联接缝内，挤松并取下中段，再由中段 上取下密封环(大口环)和导叶，再取下导套，并将键取出。． (10)以后的中段、导叶套、叶轮、键的拆卸按上述方法进行，直至拆下 第一进水轮为止 (11)第一个进水轮取下后，沿出水方向将泵轴从进水段中抽出，由泵轴 上取下轴套，再由进水段上取下大口环。
课题三 矿井排水设备
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。
矿山排水设备
司机的岗位责任制（略）
• ⒍流量：在单位时间内所排出水H” 表示。
⒌在检修水泵和排水管路时，应将 防水管上的放水闸阀打开，将排水 管路中的水放回吸水井中。
离心式水泵的工作原理
• 离心式水泵的叶轮在充满水的泵体内作旋 转运动时,由于产生离心力的作用,把水从叶 轮里甩出去,当叶轮在泵体以高速旋转时,叶 轮里的水以很快的速度甩向四周,他们具有 很大的能量,此时叶轮中心部分的入水处便 产生低压区,因而新的水即补充进入叶轮,水 便连续不断的旋转的叶轮接受能量而成为 高压水,沿着水管被压送到排水管排出.
排水系统的分类
•
• •
根据矿井深度、开拓方式以及各水平涌水 量的大小，可采用不同的排水系统： ⑴直接排水系统 ⑵分段排水系统 ⑶多水平同时开采排水系统
《煤矿安全规程》对井下主排水系 统的规定
• ㈠水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。 工作水泵的能力，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%，水文地质条件复杂的矿 井，可在主泵房内预留安装一定数量位置 的水泵。
水泵运行中的监视
• ⑴主要听水泵和电动机运行中的声音是否 正常。 • ⑵经常注意电压表、电流表的变化，当电 流超过额定电流时，电压超过土5%时，必 须立即停车。 • ⑶滚动轴承的温度不得超过75℃，滑动轴 承的温度不得超过65℃。
泵与风机的分类及工作原理..
泵与风机的分类及工作原理..泵和风机是工业和生活中常见的设备，它们都是将流体或气体运动的机械。
本文将详细介绍泵与风机的分类及工作原理，并对常见的泵和风机进行简要介绍和分析。
一、泵的分类及工作原理泵是一种将液体或气体从一个地方输送到另一个地方的机械。
泵的分类主要根据其工作原理和结构分为以下几种：1.位移泵位移泵是一种常见的泵，它主要由一个活塞或转子和固定壳体组成。
当活塞或转子运动时，泵室里的体积发生改变，从而使液体或气体被吸入或排出。
常见的位移泵有柱塞泵、齿轮泵和螺杆泵等。
2.离心泵离心泵是利用离心力将液体或气体从低压区域输送到高压区域的一种泵。
它主要由旋转轴和离心叶片组成，当旋转轴转动时，离心力使液体或气体被向外挤压，从而达到输送目的。
离心泵适用于输送许多种液体，如水、油、气和各种化工介质。
3.轴流泵轴流泵是利用轴向力将液体或气体从低压区域输送到高压区域的一种泵。
它主要由叶轮和固定外壳组成，当旋转叶轮时，液体或气体在叶轮的冲击作用下被向前推动，从而达到输送目的。
轴流泵适用于输送大量液体或气体，如排水、灌溉、空调和通风等。
二、风机的分类及工作原理风机是一种将气体运动的机械，主要被用于通风、换气和风力发电等领域。
根据其工作原理和结构，风机可以分为以下几种：1.轴流风机轴流风机是一种将气体沿轴向运动的风机，主要由叶轮和外壳组成，在旋转时，叶轮的冲击作用使得气体被沿轴向推进，从而产生风流。
轴流风机适用于需要大量气体流动的环境，如矿山、隧道和建筑通风等。
2.离心风机离心风机是一种将气体沿射流方向运动的风机，主要由叶轮、进出口和外壳组成，当叶轮旋转时，气体被向外挤压，产生射流效应，从而产生风流。
离心风机适用于需要中等或较高压力的环境，如工厂、检测实验室和船舶空调等。
3.混流风机混流风机是一种将气体沿射流和轴向运动的风机，它是轴流风机和离心风机的结合，主要由叶轮和外壳组成。
混流风机在性能上介于轴流风机和离心风机之间，适用于对风量和风压要求都比较高的环境，如烘干、冷凝和饲料加工等。
矿山排水技术与设备
发展阶段
现代化阶段
现代的矿山排水技术已经实现了自动 化和智能化，如远程控制、自动检测 等技术的应用，大大提高了排水效率 和安全性。
随着科技的发展，矿山排水技术逐渐 向机械排水转变，出现了水泵等排水 设备。
矿山排水技术的分类
机械排水
利用水泵等机械设备将地下涌水 抽出地面。
自然排水
利用地势高低形成的自然水压进行 排水。
提高采矿效率
排水设备正常运行，能够 保持工作面干燥，提高采 矿效率，降低因水患导致 的停工损失。
保护生态环境
矿山排水技术的合理应用 ，能够减少对地下水的抽 取和污染，保护地下水资 源和生态环境。
矿山排水技术的发展历程
初期阶段
早期的矿山排水主要依靠自然排水， 即利用地势高低形成的自然水压进行 排水。
矿山排水技术与设备
汇报人：可编辑 2023-12-31
目录 CONTENTS
• 矿山排水技术概述 • 矿山排水设备 • 矿山排水技术的应用 • 矿山排水技术的挑战与解决方案 • 矿山排水技术的发展趋势
01
矿山排水技术概述
矿山排水技术的重要性
01
02
03
保障安全生产
矿山排水是矿山安全生产 的重要环节，能够及时排 出地下涌水，降低水患风 险，保障矿工生命安全。
高效节能的矿山排水技术
高效水泵与电机技术
采用高效水泵和电机，提高排水系统的整体效率，降低能耗。
优化排水系统设计
通过合理配置水泵、管路和控制系统，降低能耗和资源浪费。
能源回收利用
利用余热、余压等能源回收技术，提高能源利用效率。
自动化与智能化矿山排水技术
自动化监控与调度系统
01
实现排水系统的实时监控、数据采集和智能调度，提高运行效
矿山排水技术与设备
远程监控与管理
通过物联网和云计算技术，实现 矿山排水系统的远程监控和管理 ，提高管理效率和安全性。
数据挖掘与分析
利用大数据和人工智能技术，对 排水系统运行数据进行挖掘和分 析，为优化管理和决策提供支持 。
环境友好型矿山排水技术的发展
低噪音、低振动设计
在满足性能要求的前提下，尽量降低排水设备的噪音和振动，减 少对周围环境和人员的影响。
深井泵
总结词
深井泵是一种适用于深井排水的设备，具有扬程高、流量小的特点，能够将井下积水排出。
详细描述
深井泵主要由泵体、叶轮、导轴承和泵轴等部分组成，通过电动机或柴油机带动叶轮旋转，将水排出 。深井泵具有结构简单、运行稳定、寿命长等优点，但也存在对井筒要求高、易受泥沙磨损等缺点。
螺杆泵
总结词
螺杆泵是一种利用螺杆转动将水排出的设备，具有压力稳定、流量可调、寿命长等特点 。
详细描述
离心泵主要由叶轮、泵壳、轴承和轴封等部分组成，通过电机带动叶轮旋转，产 生离心力将水排出。离心泵具有高效、可靠、寿命长等优点，但也存在对介质要 求高、易磨损等缺点。
潜水泵
总结词
潜水泵是一种将电动机和泵体直接浸入水中工作的排水设备 ，具有结构紧凑、安装简便、维护方便等特点。
详细描述
潜水泵主要由电动机、叶轮、泵壳和导轴承等部分组成，通 过电动机带动叶轮旋转，将水排出。潜水泵适用于各种类型 的矿山水源，具有高效、低耗、低噪等优点，但需要注意防 止电动机受潮和密封件老化等问题。
尾矿库排水
尾矿库排水主要用于将尾矿库内的积水排出，防止库内积 水过多导致溃坝等事故。
案例分析：某尾矿库采用水泵和管道排水系统，将库内的 积水排至下游河道，有效降低了溃坝等事故的发生概率， 保障了周边居民的生命财产安全。
气动矿用风动泵自动排水装置工作原理
气动矿用风动泵自动排水装置工作原理
气动矿用风动泵自动排水装置是一种用于矿山排水的设备，它的工作原理是利用气动矿用风动泵的工作原理，通过自动控制系统实现自动排水。
气动矿用风动泵是一种利用压缩空气作为动力源的泵，它的工作原理是通过压缩空气的作用，使泵体内的活塞往复运动，从而实现液体的吸入和排出。
在矿山排水中，气动矿用风动泵具有体积小、重量轻、维护方便等优点，因此被广泛应用于矿山排水领域。
自动排水装置是一种能够自动控制气动矿用风动泵工作的装置，它由传感器、控制器、执行器等组成。
传感器用于检测液位，当液位超过设定值时，传感器会向控制器发送信号，控制器接收到信号后会启动气动矿用风动泵，将液体排出。
当液位降低到设定值以下时，传感器会再次向控制器发送信号，控制器接收到信号后会停止气动矿用风动泵的工作。
自动排水装置的优点是能够实现自动控制，无需人工干预，从而提高了工作效率和安全性。
同时，自动排水装置还能够根据实际情况进行调整，如调整液位设定值、调整排水量等，从而更好地适应不同的排水需求。
气动矿用风动泵自动排水装置是一种高效、安全、可靠的矿山排水设备，它的工作原理是利用气动矿用风动泵的工作原理，通过自动
控制系统实现自动排水。
在矿山排水中，它能够提高工作效率和安全性，减少人工干预，是一种非常实用的设备。
矿山机电设备
－测静压差法（平均风速）
2.风压的测量：
η
－测风机的静压
－测风机扩散器出口动压
Q
－风机的全压＝静压＋动压
第一章：矿井通风设备
九：风机的性能测定
3.功率的测量 ⑴风机输入功率
＝电机输入功率×电机效率×传动效率 ⑵风机输出有效功率
＝风机测量风量×风机测量风压 4.风机效率的测量
＝风机输出有效功率／风机输入功率
水泵允许汽蚀余量【△h】=(pa-pn)/γ-Hs
第二章：矿井排水设备
二：离心泵吸水方式
①吸入式
②自吸式
第二章：矿井排水设备
三：矿用离心泵型号
1、D型泵：例200D43×7— 叶轮级数
水泵进出口 直径200mm
平均单级扬程 多级单吸离心泵
第二章：矿井排水设备
三：矿用离心泵型号
2、MD型泵：例200MD60×6
2.控制参数及设备：H、Q、温度、电气参数等。 3.可编程控制系统PLC：
CPU、输入/输出接口、外部设备接口等
第二章：矿井排水设备
一：离心泵工作参数
⑴流量Q—单位时间内水泵输送流体的体积。 单位：m³/s; m³/h。
⑵扬程H—单位重量的流体在泵内获得的能量 （总水头）。单位：m(水柱高度)
⑶功率：轴功率（输入）、有效功率（输出） ①轴功率N—电动机传给泵轴上的功率，kw。
2.反风的要求—反风时的风量不得低于正常风 量的60％。反风时，必须在
10 分钟内改变风流反向，并达到 要求风流。
3.反风的方法—⑴轴流式直接反风。①风机反 转；②调节叶片角度。
第一章：矿井通风设备
八：风机经济运行与工况点的调节
1.风机经济运行的措施： ⑴优化通风网络系统设计，使矿井通风阻
矿山排水设备的组成
矿山排水设备的组成矿山排水设备-般由水泵、电动机、启动设备、管路及其附件和仪表等组成，如图1-2-4所示。
水泵是把原动机械能传输给水的机械，叶轮是传输能量的主要零件。
滤水器5装在吸水管的最下端，其作用是过滤矿水屮的杂物，防止杂物进入水泵。
底阀6用于防止水泵启动前充灌的引水及停泵后的存水漏入吸水并。
底阀阻力较大，并常出现故障，所以，一些矿井采用无底阀排水。
矿山机械设备无底阀排水就是去掉底阀，减小吸水管路的阻力，并减少了底阀存在时的故障。
调节闸阀8安装在靠近水泵的出水管段上，用来调节水泵的扬程和流量；扁动水泵时(功率最小，以免电动机过载）和正常停泵时（以免水击水泵与管路）将该阀关闭。
逆止阀9安装在调节闸阀的上方，其作用是防止突然停泵时来不及关闭调节M阀而发生水击，以保护水泵和管路。
旁通管100(对有底阀的水泵）跨接在逆止阀和调节闸阀两端。
水泵启动前，可通过旁通管用排水宵中的存水向水泵充灌引水。
压力表15用来检测水泵出的压力。
真空表用来检测水泵入口处的真空度。
引水漏斗口用来充灌引水。
放气栓16是在充灌引水时排出水泵内的空气。
放水管12是在检修水泵和管路时，把排水管中的存水放入吸水井。
离心式水泵的工作原理图1-2-5所示为一单吸单级离心式水泵的结构示意阁。
它主要由叶轮1、泵轴、外壳3、轴承及吸水管4、排水管5等组成。
叶轮固定在泵轴上，随泵轴一起转动。
外壳3为一螺线形扩散室，吸水口和排水口分别与吸水管4和排水管5连接。
矿山机械设备水泵启动前，先向水泵充灌引水，灌满引水后，启动电动机。
电动机带动泵轴与叶轮旋转，叶轮内的水在离心力的作用下由叶轮入口流向叶轮出口，并经螺线形扩散室进入排水管被排出；同时，矿山机械设备在水被排出的叶轮进处形成真空（负压），吸水井中的水在大气压力作用下通过吸水管被压入叶轮入口，形成连续流动。
泵与风机的基本特征参数及意义
泵与风机的基本特征参数及意义：泵：①流量，指单位时间通过泵的液体体积②扬程，指单位质量的液体在泵内所获得的总能量③转速，泵叶轮每分钟旋转的周数叫转速④功率，分为轴功率和有效功率，轴功率指原动机传给泵轴的功率，有效功率指单位时间内液体自泵所获得的实际能量⑤效率，指泵的有效功率和轴功率之比⑥允许吸上真空度，这参数表示泵的吸液能力。
风机：①流量，指单位时间通过风机的气体体积②全压，单位体积的气体在风机所获得的总能量③转速，风机叶轮每分钟旋转的周数④功率，风机功率有轴功率和有效功率，轴功率指原动机传给风机的功率，有效功率指单位时间内气体自风机所获得的实际能量⑤效率，指风机的有效功率与轴功率之比。
影响泵或风机性能的损失及原因：①流动损失，根本原因在于流体具有粘滞性②容积损失，部件与部件之间必然存在缝隙，这使部分流体从缝隙中泄露到低压区或大气中，然而这部分流体显然已从风机中获得能量，未能有效利用③机械损失，指轴承与轴封的摩擦损失及叶轮转动时，外壳与机壳内液体之间的圆盘摩擦损失④轮阻损失，因为流体具有粘性，当叶轮旋转时，引起液体与叶轮前后盘外侧面和轮与周围液体的摩擦损失离心泵与风机的叶片有哪几种型式及优缺点：后弯式，径向式，前弯式⑴前弯式叶片叶轮获得的理论压头最大，径向其次，后弯最小⑵对同一转速，产生同样的理论压头，前弯叶片叶轮直径最小⑶前弯式叶轮，动能大，意味着流体流速大，流动损失大，效率低，因而离心泵全采用后弯式叶片叶轮⑷当三种不同叶片进出口流道面积相等，叶片进口几何角相等时，后弯式叶片流道大，弯曲角度小，流体出口绝对速度小，能量损失小，效率高，噪声低，但总扬程低。
离心泵全部采用后弯式叶片叶轮，它功能大，流体流速大，而流动损失大，效率低。
大型风机为了增加效率降低噪声，也几乎采用后弯式叶片叶轮。
中小型风机，效率不是主要考虑因素，也有采用前弯式叶片叶轮。
微型风机，大都采用前弯式叶片叶轮，能使轮径和外形做得较小轴流式风机的主要部件及作用：⑴叶轮，用来对流体做工，提高流体能量的部件⑵导叶，使通过叶轮的前后流体具有一定的流动方向，并使阻力损失最小⑶集流器和疏流罩，改善气体进入风机的条件，使气体在流入叶轮的过流面积变小，以减少入口流动损失，提高风机效率⑷扩散器，将流体的功能部分的转换为压力能，提高风机静效率。
第十二章矿山排水设备-资料
2 s
2.7522 0.38(5m)
2g 29.806
所以，泵的几何安装高度应为：
H g H g H s 2 g s 2 h s 4 .7 1 0 .3 6 8 0 .8 5 7 3 .4 8 (m 5 )3
泵与风机
4.气蚀余量
1）装置气蚀余量
ha
p1
v12 2g
pn
pa
HX
p1
2v1g2 hx
度 =995.6㎏/m3。修正后的吸上真空高度为：
H sH spa gpV1.3 0 30.24 5 .5 9 .5 1 1 4 0 42 .5 3 1.3 6 0 0 3 .2 4 4 .7(m 1 )6
9.6 9 9 .8 506
又因为：
s q A V 4 d q V 2 4 3 .1 1 4 0 3 .1 2 2 5 3 0 5 2 .7(5 m /s 2 )
泵与风机
2.运行工况点的稳定性
1）稳定工作的条件 引起不稳定工作的原因
a.转速变化 b.泵本身特性曲线的形状
泵零流量的扬程大于管路 的测地高度：
H sy0.9~0.9H 50
2）经济工作的条件
M0.8~ 50.9 0 max
泵与风机
3.水泵工况点的调节
1）闸门节流调节
H
前提条件： n≡C 实施方法：改变节流部件的开度。 分 类：出口端和进口端节流。
ha
papn
HX
hx
➢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。
泵与风机
2）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临 界气蚀余量（必须气蚀余量）。
hr
矿山排水设备概述
（一）集中排水系统
集中排水系统：将全矿涌水集中到最低水平，然后由主 排水设备一次排到地面。
特点：集中排水系统较简单，开拓量小，基建费用低， 管道敷设简单，管理费用低。
1、竖井 单水平开采： 多水平开采：
缺点：上水平的水引到下水平后，再排上去，浪费了势 能，增加了电耗。
2、斜井：
B、必要时，为防止酸性水污染环境，应在井下水仓 投入石灰（CaO）、熟石灰[Ca(OH)2]或石灰石 （CaCO3）等进行中和处理。
二、矿井排水系统
主排水设备：设在井底车场（最低处）附近。
矿井自采掘工作面涌出的水，沿着巷道排水沟，自行流 至井底车场附近的水仓中，然后经主排水泵将水排至地 面。
1、矿井涌水量：单位时间涌入矿井的总水量
（m3/h或t/h）
最大涌水期： 雨季和融雪季节，相的涌水量称之为最大涌水量； 正常涌水期： 其它季节，相的涌水量称之为正常涌水量。 含水系数：每采一吨煤的涌水量（比较各矿涌水的大小）
含水系数K s
全年总涌水量q 矿井年产量An
m3/t
2、矿水的性质：
辅助排水设备：
A、局部排水设备：设在箕斗井底、有水窝的罐笼井底、 胶带输送机斜井底及集中下山等处。
水泵通过排水管将水排到井底车场水沟中。
B、采区排水设备：设在采区。
在水沙充填矿井，由于水中含有大量泥沙，需在采区设沉淀池， 经第一次沉淀后，由采区排水设备将水排至运输巷道水沟中。
C、移动排水设备：设在掘进工作面，随掘进工作面的推进
（2）使叶轮出口与导水圈入口中心偏离，恶化了流动 状况，降低水泵效率。
三、轴向推力的平衡方法：
（1）平衡孔：单级泵用 （2）双吸入口：大流量泵
（3）对称排列：偶数叶轮用
矿山开采作业中的排水与泵站设计
矿山排水系统的节能减排技术
高效水泵与电机
采用高效水泵和电机，降低能耗 ，提高排水系统的运行效率。
能源回收利用
利用余热、余压等能源回收技术， 将排水过程中产生的能量进行回收 利用，实现节能减排。
智能化控制
引入智能化控制系统，实时监测排 水系统的运行状态，根据实际需求 进行智能调节，优化运行效率，降 低能耗和排放。
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泵站的设计原则与流程
设计原则
泵站设计应遵循安全可靠、经济合理、技术先进、操作简便 等原则，确保泵站在运行过程中能够高效、稳定地排水。
设计流程
设计流程包括确定设计参数、选择泵型和配套电机、设计泵 房和配套设施、进行水力计算和设备选型、绘制施工图纸等 步骤。
泵站的主要设备与选型
主要设备
泵站的主要设备包括水泵、电机、阀 门、管道、控制系统等。
，确保泵站正常运行。
安全保护装置
设置必要的保护装置，如水位 控制器、压力传感器等，确保 泵站安全运行。
控制系统设计
采用自动化控制系统，实现泵 站的远程监控、自动启停和故 障报警等功能。
节能与优化控制
采用节能控制策略，根据实际 工况自动调整水泵的运行状态
，提高运行效率。
04
CATALOGUE
安全与环保考虑
水泵能够充分吸水。
水泵选型与配置
根据排水量和扬程要求 ，选择合适的水泵型号 和数量，确保满足排水
需求。
管路设计
合理布置排水管路，减 少水头损失和管道堵塞
，提高排水效率。
排泥设计
考虑排泥设施的设置， 定期清理淤泥，保持排
水系统的畅通。
矿山排水泵站的电气与控制系统设计
电机与电力设计
第二篇-矿井排水设备
3、水泵房设计
长度 宽度 高度
L=nL0+l1(n+1) B=b0+b1+b2 H=3--4.5m
4、水泵基础要求
基础长宽应大于泵底座200--300mm，基础 高应高出泵房地板200mm。
六、管子道
管子道：倾斜25º--30º
长2m平台（连接管子道和井筒）
铺管道（管墩、管卡固定）
与叶轮圆周速度相同的牵连运动。任意半径处圆周速 度u=rω； 相对运动
介质（水）相对于叶片的运动。当水为理想流体时， 叶片无限多，无限薄的情况下，叶片间流道中的流体成为 微小流束。流体的每一质点只能沿着流道运动，其轨迹与 叶片型线一致。当然，在流道入、出口处的流体质点运动 方向也与该处的叶片切线方向一致。在同一半径上的各质 点流速是相同的，用相对速度w表示。 绝对运动：绝对速度C
⑺调节阀——位于逆止阀下面，排水管路上，作 用是调节水泵的流量和扬程和起动时关闭以降低 起动电流。
⑻放水阀——检修时放掉排水管中的水
⑼旁通管——在水泵二次起动时将排水管中的水 引入泵内，其次可以防止停止运转后排水管中的 压力水冲向泵内，起缓冲作用。
⑽放气栓——位于泵体上方，以排出泵内空气。
第二节 离心式水泵的工作原理和工作参数
一、离心泵组成 离心泵的主要部件有吸水室、叶轮和压水
室。吸水室位于叶轮的进水口前面，起到 把液体引向叶轮的作用；压水室主要有螺 旋形压水室（蜗壳式）、导叶和空间导叶 三种形式；叶轮是泵的最重要的工作元件， 是离心泵的心脏，叶轮由盖板和中间的叶 片组成。
cuw
3、速度三角形（速度向量图） 速度三角形（以下缀1和2区分入口和出口处的各项参数） 参数解释： 径向速度 绝对速度在径向方向上的分量。（用Cr表示） 旋绕速度 绝对速度在圆周方向上的分量。（用Cu表示） α角（叶片工作角）：C与u的夹角。 β角（叶片安装角） ：w与u反方向的夹角。 4、各参数之间的关系
矿山排水设备--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 水泵允许安装高度 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 ，当水泵的使用条件与规定条件不同时，应换算
【例】 在海拔500m某地安装一台水泵，其输水qV=135L/s，输送水温 t =30℃，该泵样本上提供的允许吸上真空高度[Hs] =5.5m.吸水管内径 d=250mm, 设吸入管路总损失∑hs=0.878m。求：[Hg]应为多少？
②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。
1.扬程的测定
泵与风机
现场测出泵的进 出口压力和流量 即可计算水泵扬 程，同时记录相 应工况的转速和 轴功率即可得不 同工况下的一组 参数，从而绘出 泵机组的运行特 性曲线。必要时 要进行相似换算 。
对于中、高比转速的离心泵（ns=80~350，可认为 则有
=D2b2
或
泵与风机
切割前、后性能参数对应关系的本质：
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。
切割前、后对应工况点应遵循的规律 ：
对于上述情况，即认为：D2b2=
或
，则
对中高比转速的离心泵，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。
流体机械原理、设计及应用 二、测定装置和仪表
为测量风机入口截面处 的负压，可在该截面的 壁面上安装测压板，如 图所示，在板上打测压 孔，通过连通管与显示 仪表相接。
测压孔的直径可取D＝ 2~3mm，孔的型式对 测量值有影响，设计和 加工时应予注意。
利用测压孔测定静压
流体机械原理、设计及应用
图4-25 混流泵叶轮车削方式
矿山排水设备
1)假设叶片为无限多，水流的相对运动方向与叶 片切线方向一致；
2)不考虑任何损失，认为叶轮内水流为理想流 体运动；
3)水流为定常 流动 的流体。
2019/11/1
c 1 u 1 w 1 ( 1 1 2 )
34
4、水不可压缩（即ρ=常数）
（一）水的质点在叶轮内的流动
1、表征叶轮的形状的几何参数
2）有益功率Nx：单位时间内流过水泵的液体所获得的能量，
又称输出功率。 N xHQ(1 1 7)
5.效率η：有益功率与轴功率的比值， NxQH (1 18)
NN
6.允许吸上真空度Hs：水泵不发生汽蚀时，允许的吸水高
度2最019/大11/1值。单位m。
18
矿山排水设备
四、离心式水泵的分类
用Ks表示。 ，
Ks＝2A4rq
(111)
式中：ｑ—矿井涌水量，m３/h；
2019/11A/1 r—同期内煤炭日产量，ｔ。
4
矿山排水系统
矿水性质：温度 , 随井深增高,密度比清水大、具有酸 性,矿水渗流过程中溶解了各种矿物资，并且含有泥沙、 煤屑等杂物，因而密度比清水大，此外可能具有酸性 （对金属有腐蚀作用）
二、矿井排水系统
1.矿井排水系统
矿井排水系统：用水泵将矿井涌水排至地面的系统。
矿井排水系统分：
1）集中排水系统：集中排水系统：是将全矿涌水集
中到最低水平，然后由主排水设备一次排到地面。
集中排水系统分：
1.竖井单水平开采（排水） 2.竖井多水平开采（排水）
3.斜井开采(排水)
特点：只需一套排水设备。
设主、副两个水仓，以便清理。
四、水泵房
水泵房专为安装水泵、电机等设备而设置的硐室，大 多数主泵房布置在井底车场附近，其原因：
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有的泵或风机的容量已足够，只是扬程不够时。
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。
1）什么是串联运行：前一台泵向后一台泵的入口 输送流体的运行方式。
2)串联运行的目的：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。
泵零流量的扬程大于管路 的测地高度：
H sy 0.9 ~ 0.95H 0
2）经济工作的条件
M 0.85 ~ 0.90max
3.水泵工况点的调节
1）闸门节流调节
H
前提条件： n≡C 实施方法：改变节流部件的开度。 分 类：出口端和进口端节流。
h
N M
K
N M
qV
qVN qVM qV
优缺点： 简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失 很大，调节量↑→严重，单向：小于额定流量的方向。
第十二章 矿山排水设备
第一节 矿山排水设备概述 第二节 离心式水泵在管路中工作 第三节 矿用离心式水泵 第四节 排水设备的运行和维护 第五节 矿山排水设备选型设计
第一节 矿山排水设备概述
一、矿山排水系统
1.矿水：矿水分为自然涌水和开采工程涌水。
矿井涌水量： 单位时间涌入矿井的矿水总量，其随地质构造、气候条
5）并联运行时应注意的问题
1 宜适场合：管道特性曲线，并联效果越好。
3 经济性：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相等或接近。在选 择设备时，按B点选择泵。
4 并联台数：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 经济。
2）减少叶轮数目 前提条件：多级泵，多个叶轮串联； 实施方法：当泵的扬程高于实际需要的扬程时，减少叶轮数目。 注 意：只能拆除中间级或末级叶轮。 优缺点： 调节工作量大，对效率的影响较小。
3）切削叶轮直径
前提假设： 若叶轮叶片切割量较小，则2y和不变，且切割
前、后的出口速度三角形相似。 切割前、后性能参数的对应关系：
对于混流泵：把前后盖板切割成不同直径。
D2m ( D22 D22 ) / 2
对于分段式多级离心泵， 切割时 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 隙过大而导致泵的效率下降。
图4-25 混流泵叶轮车削方式
（a） 斜车削；（b）平行车削
四、离心泵的联合工作
1.泵的串联运行
件、开采方法等多种因素的影响，一年中有最大涌水量和 正常涌水量。
含水系数：单位煤炭产量的涌水量。
K s 24q / T
2.排水系统 矿水分为自然涌水和开采工程涌水。
1）直接排水系统； 2）集中排水系统； 3）分段排水系统；
3.水仓 作用：储水和沉淀矿水。
1）必须能容纳8小时的涌水量； 2）水仓中水的流动速度要小于0.005m/s； 3）有主水仓和副水仓； 4）水仓地板铺设轨道；
（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 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，或对已有的产品确定 其实际的工作性能就显得极为重要。
试验目的：
①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。
1.泵的气蚀现象 机械侵蚀 内向爆炸性冷凝冲击，微细射流→疲劳破坏 化学腐蚀 汽泡溃灭→活性气体→凝结热→腐蚀性破坏
2.吸水高度（泵的几何安装高度）
列吸水池液面0-0及泵入口断面1-1之 间的能量方程式有：
pa
HX
p1
v12 2g
hx
HX
pa
p1
v12 2g
hx
pa
p1
HX
v12 2g
1.水泵工作点
泵或风机
同比例
管路系统
的性能曲线的交点；
Hc
管网特性曲线
M
HM
泵性能曲线
qVM
2.运行工况点的稳定性
稳定工作的条件，泵零流量的扬程大于管路的测地高度
H sy 0.9 ~ 0.95H 0
2.运行工况点的稳定性
1）稳定工作的条件 引起不稳定工作的原因
a.转速变化 b.泵本身特性曲线的形状
3)串联运行的特点：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：
n
H H i i 1
qV qVi
4)串联运行工况点
HⅢ
HⅢ
Hc-qV M
Ⅱ
M1
Ⅰ BⅡ M2
Ⅰ、Ⅱ C
B H-qV
BⅠ
O
qVB qVM2
qV
O
qV
同性能泵串联运行
不同性能泵串联运行
5)串联运行时应注意的问题
二、排水设备常见故障 1 泵内存有空气真空表和压头降低。 2 吸水管堵塞，真空表读数比正常值大，压力表小。 3 排水管堵塞，压力表比正常值大，真空表比正常值小。 4 泵叶轮堵塞，压力表和真空表比正常值小。
5 排水管破裂，压力表读数降低，真空表读数突然上升。
6 泵内产生气蚀。
泵与风机
三、水泵的性能测定
对于中、高比转速的离心泵（ns=80~350，可认为D2b2 =D2b2
则有
qV D2 qV D2
(qV 2nD2b2 V )
H H
D2 D2
2 或
2
p p
D2 D2
(H
u22u
g
h )
3
P D
P
2
D2
切割前、后性能参数对应关系的本质： 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。 切割前、后对应工况点应遵循的规律 ：
ha
p1
v12 2g
p
p1
v12 2g
pn
ha
H
' s
pa
p1
pa
v12 2g
pn
ha
当 ha hr hmin 对应的吸上真空高度达最大值
H' s max
pa
p1
pa
v12 2g
pn
hmin
对应的允许吸上真空高度
Hs
pa
v12 2g
pn
[h]
Hx
pa
pn
[h] hx
三、离心式水泵工况分析及调节
第四节 矿山排水设备的运行和维护
一、离心式水泵的运行 （一）离心式水泵的启动 1 启动前向泵内灌水：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。
2 关泵启动：减小启动电流，减轻对电网的冲击。
（二）运行中注意事项
1 经常注意电压、电流的变化。
2 检查轴承温度和润滑现象。 3 检查防松装置是否齐全。 4 注意泵的噪音及振动情况。 5 检查填料密封情况，填料箱温度和平衡装置回水管的水 量。 6 注意观察出口压力表、真空表的读数。 （三）水泵的停机 关闭排水阀，真空表，长时间不工作是，应放空水。
d
2 p
1
d
2 x
qV2
现场测出泵的进 出口压力和流量 即可计算水泵扬 程，同时记录相 应工况的转速和 轴功率即可得不 同工况下的一组 参数，从而绘出 泵机组的运行特 性曲线。必要时 要进行相似换算 。
泵与风机
（二）测定装置和仪表
1.压力测量仪表
①目前矿用水泵出口压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。 ②测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的2／3， 测量脉动压力时，最大工作压力不应超过量程的l／2；测量 高压时，最大工作压力不应超过量程的3／5；为了保证测 量的准确度，最小工作压力不应低于量程的1／3。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1．3倍工作 压力。精度不低于0.5-1.5级。
2 s
2.7522
0.385(m)
2g 2 9.806
所以，泵的几何安装高度应为：
Hg
Hg
Hs
s2
2g
hs
4.716
0.385 0.878
3.453(m)
4.气蚀余量
1）装置气蚀余量
ha
p1
v12 2g
pn
pa
HX
p1
v12 2g
hx
ha
pa pn
HX
hx
➢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。
第二节 离心式水泵在管路中的工作
一、排水管路特性
对于泵
p
' a
v02 2g
H
HX
HP
pa
v32 2g
hw
H
H SY
v
2 P
2g
hw
hw hX hP
H H SY RQ 2
即，管路系统的管路特性。
Hc
H H SY RQ 2
RQ 2
p" p' g
H sy
Hz
泵的管网特性曲线图
二、离心泵的吸水高度
对于上述情况，即认为：D2b2= D2b2，则
H kD qV2 或 p kD qV2
对中高比转速的离心泵，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。
（3）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。 （4）叶片切割中前盖和后盘的处理问题：
对于离心通风机：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。