淺談離心式水泵引水裝置在孟巴礦的實(shí)踐運(yùn)用

馮大魏

（徐礦集團(tuán)孟巴項(xiàng)目部，江蘇徐州 221000）

0.概述

孟巴礦是該國的第一個(gè)現(xiàn)代化大型煤礦，礦井位于孟加拉國西北部，距離首都達(dá)卡約300km，交通比較方便。煤田走向約4.9km，傾斜寬0.3km～1.9km，面積約6.68km2。含煤儲(chǔ)量豐富，地質(zhì)總儲(chǔ)量約3億t，工業(yè)儲(chǔ)量1.5億t，主要開采的Ⅵ號(hào)煤層特厚（平均厚度36m），可采煤量8402萬t。設(shè)計(jì)年產(chǎn)量100萬t，生產(chǎn)年限60年以上。煤質(zhì)良好：低灰、低硫、高發(fā)熱量（6500cal/kg左右），為良好的動(dòng)力用煤。地質(zhì)構(gòu)造較簡單，地層傾角較緩（一般6°～17°），裂隙節(jié)理較發(fā)育；水文地質(zhì)特復(fù)雜，涌水量較大（1500m3/h～1800m3/h）；地溫（水溫）特高（高達(dá)40℃）；礦井瓦斯含量較低；煤層有自燃發(fā)火傾向；煤塵有爆炸危險(xiǎn)[1]。

1.排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于水文地質(zhì)復(fù)雜，涌水量較大，因此礦井的排水至關(guān)重要。在-260水平設(shè)計(jì)5臺(tái)D500-57*6水泵5臺(tái)其中1臺(tái)使用，2臺(tái)備用，2臺(tái)檢修。設(shè)計(jì)2個(gè)水倉，一個(gè)使用一個(gè)備用，其總?cè)莘e為5500m3。在-430水平設(shè)計(jì)9臺(tái)水泵，分別為：3臺(tái)MD720-60*9、3臺(tái)D500-57*9、3臺(tái)D500-57*4。其中D500-57*4為分排泵，是將水排到-260水平。在正常情況下使用MD720-60*9、D500-57*9、D500-57*4水泵各一臺(tái)，其他為3臺(tái)備用，3臺(tái)檢修。設(shè)計(jì)2個(gè)水倉，一個(gè)使用一個(gè)備用，其總?cè)莘e為7600m3。

2.多級(jí)離心泵結(jié)構(gòu)及原理

結(jié)構(gòu)說明：泵的定子部分由吸入段、中段、吐出段及軸承部件等組成，泵的入水口水平方向，吐出口為垂直向上[2]。

吸入段、中段、吐出段系通過拉緊螺栓進(jìn)行拉緊固定的，兩端軸封采用軟填料或機(jī)械密封，并引入水封水加以水封，以防止外界空氣進(jìn)入泵內(nèi)以及大量液體滲出。

泵的支撐采用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便。

轉(zhuǎn)子部分由首級(jí)葉輪、葉輪、軸、軸套、平衡盤等組成，葉輪系串聯(lián)在軸上，兩端通過大螺母予以固定。

葉輪、密封環(huán)、導(dǎo)葉套以及導(dǎo)葉等零件選用合金鑄鐵材料，耐磨性好，使用壽命長。

從聯(lián)軸器方向看，泵為順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 MD500-57*7多級(jí)離心泵結(jié)構(gòu)圖

原理說明：多級(jí)離心泵依靠旋轉(zhuǎn)葉輪對(duì)液體的作用把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給液體。由于離心泵的作用液體從葉輪進(jìn)口流向出口的過程中，其速度能和壓力能都得到增加，被葉輪排出的液體經(jīng)過壓出室，大部分速度能轉(zhuǎn)換成壓力能，然后沿排出管路輸送出去。這時(shí)，葉輪進(jìn)口處因液體的排出而形成真空或低壓，吸水池中的液體在大氣壓的作用下，被壓入葉輪的進(jìn)口，于是旋轉(zhuǎn)著的葉輪就連續(xù)不斷地吸入和排出液體[3]。

3.改造方案

如此大的涌水量，水泵的安全迅速啟動(dòng)至關(guān)重要。如果水泵不能正常啟動(dòng)，將給礦井帶來不可估量的損失。如何保障水泵的安全迅速啟動(dòng)，其引水裝置的可靠性是關(guān)鍵，特別是在作為主要排水的-430泵房尤為重要！原有兩臺(tái)真空泵引水裝置在使用過程中，容易出現(xiàn)工人操作失誤而造成電機(jī)燒壞的情況。經(jīng)過和有關(guān)技術(shù)人員的共同研究，設(shè)計(jì)增加了另外兩套可以隨時(shí)投入使用的引水裝置：（1）在每臺(tái)泵上加裝射流管路和射流閥，利用排水管路中的高壓水源，使噴嘴處產(chǎn)生高速水流，通過虹吸現(xiàn)象使吸入室產(chǎn)生真空，將低處水倉的水吸入水泵內(nèi)，再啟動(dòng)水泵。這樣既節(jié)省水泵的啟動(dòng)時(shí)間，也節(jié)約了供電成本。（2）在本臺(tái)水泵排水管路中無存水的情況下利用其他排水管路中的存水通過管路聯(lián)網(wǎng)為本臺(tái)水泵灌滿引水。（如圖2所示，圖中紅色部分為射流管網(wǎng)）具體施工和使用方法：是在本臺(tái)泵排水管路的逆止閥上方加焊1寸管路，在管路上安裝兩個(gè)截止閥，一個(gè)在聯(lián)網(wǎng)管路的上方，一個(gè)在聯(lián)網(wǎng)管路的下方，在下方截止閥安裝射流閥與壓力表。其他水泵施工方法相同。在使用本臺(tái)水泵管路中的存水時(shí)打開本泵的兩個(gè)截止閥，其余截止閥全部關(guān)閉（在平時(shí)都是處于關(guān)閉狀態(tài)）這樣管路中的高壓水通過截止閥和射流閥，并在射流閥的作用下為水泵灌滿引水。如果本臺(tái)水泵管路由于其他原因而無水，操作方法如下：關(guān)閉本臺(tái)水泵聯(lián)網(wǎng)管路上方的截止閥，打開任何其他有存水管路上的一個(gè)截止閥，這樣高壓水通過打開的截止閥，通過聯(lián)網(wǎng)管路，和需要開啟水泵的截止閥和射流閥為本臺(tái)水泵灌滿引水[4]。

圖2 射流引水管網(wǎng)布置圖

射流閥工作原理（如圖3所示）高壓水以流量Q1由噴嘴高速射出時(shí)，連續(xù)挾走了吸入室2內(nèi)的空氣，在吸入室內(nèi)造成不同程度的真空，被抽升的液體在大氣壓作用下，以流量Q2由管6進(jìn)入吸入室內(nèi)，兩股液體（Q1+Q2）在混合管3中進(jìn)行能量的傳遞和交換，使流速、壓力趨于拉平，然后經(jīng)擴(kuò)散管4使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能后，以一定的流速由管道5輸送出去。

圖3 射流閥結(jié)構(gòu)圖

4.結(jié)論

射流閥具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝容易、工作可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過比較：（1）節(jié)約了供電成本，以每臺(tái)真空引水泵泵5.5kW計(jì)算，每年可節(jié)約6002kW·h；（2）降低維護(hù)的工作量，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；（3）從根本上保障了水泵引水裝置的絕對(duì)可靠性。也在孟巴礦近幾年的實(shí)踐中保證每臺(tái)泵能夠安全迅速啟動(dòng)，從而保障了礦井的排水安全和安全生產(chǎn)。