自吸式大流量多級離心泵在煤礦主排水系統(tǒng)中應(yīng)用與推廣

郭龍光

摘 要：自吸式礦用大流量（450m3/h以上）主排水多級離心泵，是一種新型節(jié)能換代產(chǎn)品。用自吸式礦用多級泵可以逐步取代過去的傳統(tǒng)泵，自吸式多級泵的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)用泵的方式。其特點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)不用真空泵、潛水泵、前置泵，不用底閥，不用灌水，啟動(dòng)電流低，節(jié)省購置和運(yùn)行成本，保證運(yùn)行安全。該產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)外礦用主排水泵的空白，達(dá)到國際先進(jìn)水平，目前產(chǎn)品已得到優(yōu)良的應(yīng)用效果，并繼續(xù)向更廣泛的市場推廣普及。

關(guān)鍵詞：離心泵；排水系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 概述

目前國內(nèi)大流量煤礦主排水系統(tǒng)中通常采用多級臥式離心泵，由于礦用多級泵安裝在礦井巷道內(nèi)，建有水倉，配有潛水泵、前置泵、供水管路、排水管路及閥門、儀表等；投資及運(yùn)行成本較高。自吸式礦用多級離心泵以其特有的優(yōu)點(diǎn)：即自吸高度可達(dá)6米，自吸時(shí)間短（10-30s），使用性能可靠、節(jié)省空間與占地面積、降低工程造價(jià)、減少運(yùn)行費(fèi)用、便干管理維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)， 自吸式礦用多級離心泵將成為今后煤礦主排水泵更新?lián)Q代產(chǎn)品。

龍煤集團(tuán)雙鴨山主要礦井在礦用主排水系統(tǒng)技術(shù)改造中，應(yīng)用新型自吸式多級離心泵（MDZ450、 MDZ480）共計(jì)30余臺，其泵參數(shù)：流量：450-480m3/h、揚(yáng)程500-720m、配套功率分別為630、710、1000、1250、1600KW；水泵安裝在巷道地面，水倉（吸水池）為地下式，依靠泵的自吸裝置將吸入管的空氣排出進(jìn)行灌泵，改變了以往采用普通離心泵的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和布置，具有投資少、能耗低、檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。

2 自吸式大流量多級離心泵結(jié)構(gòu)與工作原理

自吸式多級離心泵如圖1所示，泵頭部分在普通離心泵的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)獨(dú)特的強(qiáng)自吸裝置，使泵入口在啟動(dòng)時(shí)處于真空狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行灌泵。強(qiáng)自吸裝置與主泵在結(jié)構(gòu)上為一體，強(qiáng)自吸裝置與主泵軸承體相聯(lián)接，強(qiáng)自吸裝置配有單獨(dú)工作的電機(jī)（2.2KW以下）， 強(qiáng)自吸裝置入氣管與主泵進(jìn)口間接連接；且強(qiáng)自吸裝置與泵單獨(dú)運(yùn)行工作，互不干擾。

儲水倉水池水位低于地面。當(dāng)水位達(dá)到需排水位置時(shí)，首先泵配置的強(qiáng)自吸裝置啟動(dòng)工作，依靠強(qiáng)自吸裝置在泵入口建立真空區(qū)，將水吸入泵內(nèi)腔，將泵腔內(nèi)的空氣迅速排出，與此同時(shí)，水倉內(nèi)水通過大氣壓力迅速進(jìn)入泵腔，使離心泵達(dá)到運(yùn)行條件，這時(shí)主泵配套電機(jī)運(yùn)行工作，出口閥門打開，同時(shí)強(qiáng)自吸裝置停止工作；主排泵正常工作，將水送到地面。當(dāng)水倉內(nèi)水位下降到低水位時(shí)，泵自動(dòng)停止工作。

3 強(qiáng)自吸裝置排氣時(shí)間

T-強(qiáng)自吸裝置排氣時(shí)間（泵腔內(nèi)注水時(shí)間）.單位：s；

V1-吸入管路吸氣容積，V2泵腔容積 單位：m3；

f -系數(shù)：吸入管路一般為0.98；泵腔容積為0.6

Qs-排氣流量，單位：m3/s

T=（V1·f1+V2·f2）/ Qs

Qs=v.s

v.-強(qiáng)自吸裝置內(nèi)腔行程容積（m3）

s.-配套電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）

現(xiàn)以MDZ480×8型自吸式多級離心泵為例；計(jì)算強(qiáng)自吸裝置吸氣時(shí)間；

Qs-排氣流量=0.6×0.04×（3.14×

0.352/4）×1450/60=0.0558 m3/s

V1=0.98×6×（3.14×0.252）/4

=0.432m3

V2=0.6×1.45×（3.14×0.722）/4

=0.35 m3

T=（V1·f1+V2·f2）/ Qs

=（0，432+0.35）/0.0558=14.01s

灌水時(shí)強(qiáng)自吸裝置的排氣時(shí)間是一個(gè)過程，用以排出泵吸入水管及主泵腔中集結(jié)的空氣和在離心泵起動(dòng)前將泵內(nèi)部充滿輸送介質(zhì)。

4 自吸泵式多級離心泵特征：

在普通多級離心泵上加裝一套強(qiáng)自吸裝置使之與泵結(jié)合為一體。強(qiáng)自吸裝置的動(dòng)力源取之于單獨(dú)配置的電機(jī)，當(dāng)將吸入管及泵內(nèi)空氣排凈后，泵即可開啟電機(jī)正常工作。

強(qiáng)自吸裝置本身即可完成吸、排氣工作，所以不用加裝低閥，因其結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用維修方便、效率高、自吸高度大，自吸時(shí)間短，且始終不用灌水。

5 自吸泵式多級離心泵與傳統(tǒng)礦用多級泵比較優(yōu)勢：

5.1 啟動(dòng)時(shí)利用配置的強(qiáng)自吸裝置排氣引水，不需配置真空泵，射流泵、潛水泵、前置泵等設(shè)備及其相應(yīng)的管路，同時(shí)也不用配置底閥。

5.2 每次最大自吸高度6米；吸氣管泵時(shí)間僅為10-30s；

5.3 突破了主泵“允許吸上高度”的限制，主泵在運(yùn)行時(shí)，即使出現(xiàn)“失水”現(xiàn)象，強(qiáng)自吸裝置將迅速自動(dòng)啟動(dòng)吸氣，隨時(shí)達(dá)到斷水自復(fù)的效果。

5.4 獨(dú)特的強(qiáng)自吸裝置，即與主泵為一體，相互關(guān)聯(lián)，且各自單獨(dú)運(yùn)行。充分滿足了多級離心泵配有平衡裝置，啟動(dòng)泵前泵腔必須充滿介質(zhì)的需要。使自吸式多級離心泵整機(jī)運(yùn)行安全，使用壽命延長。

5.5 自吸式多級離心泵比較傳統(tǒng)的礦用多級泵安裝方式，節(jié)省了真空泵、射流泵、前置泵、潛水泵等輔助設(shè)備與管路，即節(jié)約了大量設(shè)備購置資金，降低工程造價(jià)，減少運(yùn)行成本；又節(jié)省了礦井巷道空間和占地面積。并且整套設(shè)備簡化，便于維修、維護(hù)管理。

結(jié)語

采用新型自吸式多級離心泵解決了以往吸上揚(yáng)程低，底閥泄漏不上量等問題，由于改變了安裝方式，不僅節(jié)能、投資少、而且具有技術(shù)可靠，占地面積小。維修方便等特點(diǎn)，可取代目前大多數(shù)煤礦主排水泵配置前置泵的形式，并具有極為廣泛的應(yīng)用于與推廣前景。

參考文獻(xiàn)

[1]張萬忠.大功率潛水泵在煤礦的安裝應(yīng)用[J].煤礦安全，2011（08）.