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“ “ “ “ 第十一篇 矿山供排水系统设备 第一章离心式水泵及管道系统 第一节概述 离心式水泵是工作涡轮机的一种， 其结构型式基本与离心式通风机相似。 离心式水泵设备的示意图如图 “ “ 所示。离心式水泵 为多级离心式水泵， 其入口连接吸水管道 ， 出口端连接排水管道 。离心式水泵的工作原理与其他的工作 涡轮机一样， 当工作轮转动时其叶片与被输送的流体相互作用， 而将能量传给流体以增 加其压头， 达到输送的目的。离心式水泵的工作轮必须在充满水的泵壳内工作时， 其入 口才能造成足够的低压， 使水在水池表面的大气压力作用下流入工作轮， 所以水泵在工 作之前必须充满水。为此， 在水泵上设有灌水漏斗 ， 灌水时将它下面的开关打开， 水泵 中的空气由气嘴 排出 （其上有开关） ； 为了使所灌的水不漏入池中， 在吸水管道的过滤 罩 ） 和水仓水面下降 （ ; ） ， 因此， 必须满足如下条件 7（ 88） （. 7） 式中 考虑水泵照明和电动机烘干等用电的系数， 一般可取 /*1 0 /； 电动机的效率； 电网效率 （*/51 0 */5） ； 7*- 第十一篇矿山供排水系统设备 、 “ 一年中正常和最大涌水量的天数。 ） 排送 水消耗的电能 （’ * ） “ , （ - ““） （. / 0） 式中符号同前式。 01 第六章排水设备系统计算 第七章排水设备的安装、 运转和维护检修 第一节管道及其敷设 水泵的扬程不同， 管道所受的压力大小也不同。扬程小于 ““ 时， 可用铸铁管； ““ “ 时可用焊接钢管， 大于 “ 时须用无缝钢管。 管子通常用法兰盘连接， 但管径颇小时 （在 “ 以下） 可用螺纹套管连接 （图 ’ ’ ） 。为了拆装方便， 多用活动法兰盘。法兰盘或连接头的端面可为平面或凸凹面， 其 间垫胶皮圈 （低压） 或皮垫圈以及包裹浸油细麻绳的金属垫圈作为密封的材料。 一、 管件 管件在管道的转弯处和分支处用弯头、 三通管、 十字管把管子连接起来。不同管径 的管子用异径管连接 （图 ’ ’ ） ， 它们都有标准铸件， 按管径和承受压力来选用。为 了避免管道因温度变化而产生张力的影响， 可在管道中插入伸缩管 （图 ’ ’ ） 。排水 管道上安设的闸阀为板式闸阀 （图 ’ ’ *） ， 其中有手动和电动两种， 后者附有电动机 带动闸阀启闭。排水管道上的逆止阀为一转动的阀门 （图 ’ ’ ） ， 当水泵突然停止工 作时， 借阀门的质量自动关闭以保护水泵防止受水冲击。 二、 吸水罩 吸水罩 （图 ’ ’ ） 装手吸水端， 由滤水网和底阀两部分组成。滤水网孔的总面积 “ 第十一篇矿山供排水系统设备 应为吸水管面积的 “ 倍。底阀的结构必须轻巧， 且不漏水。它可由较轻的铁盘覆以 耐腐蚀胶皮圈做成。 图 管子的连接 ’管子及套管； 活动法兰盘； 固定法兰盘 法兰盘； *卡口； 密封垫 图 *管道的弯头和十字管 ’弯头； 带支承座的弯头； 三通管； 十字管； ,扩大管 - 第七章排水设备的安装、 运转和维护检修 图 “ “ 填料伸缩管 图 “ “ 板式闸阀 ’ 第十一篇矿山供排水系统设备 图 “ “ 止逆阀 图 “ “ 吸水罩 三、 排水管道的敷设 在敷设管道之前， 管子与管件都要经过耐压实验， 尤其是安设在深井中的更为必要。 在水泵中排水管道的敷设应当使每台水泵利用闸门能够接入任一套排水管道 （图 “ “ ） 所示为两套排水管道的布置图， 管道沿壁敷设， 其重量由梁承受。逆止阀与水泵之 间的闸阀， 为启动和停车之用。 第二节水泵机组的安装 水泵和电动机共同装于铸铁的或槽钢制成的机座上， 机座借地脚螺钉固定在混凝土 的基础上。基础的作用是把机器的重量及其工作时产生的力传至地基里。基础图纸由 工厂供给。若无图纸可按水泵机组的重量和尺寸设计。基础的宽度必须使每边超出地 ’ 第七章排水设备的安装、 运转和维护检修 脚螺钉不小于 ““； 长度则必须使每端超过地脚螺钉不小于 ““。基础通常高出 地板约 ““。水泵基础的深度通常为 ““ ’“““。 图 ’’ 水泵房中两套排水管道的布置 ’， 钢管； 逆止阀； 吸水管； *闸阀； 管子； 闸阀； ,’ ， , ， , ’ 号， 号， 号水泵 混凝土基础是由水泥、 洗净的砾石和沙子按 ’-- 配成的。用水混合均匀后进行浇 灌。在安置地脚螺钉处用模板留孔， 基础凝固好后， 拆去模板， 安上带地脚螺钉的机座， 用混凝土浇灌地脚螺钉。机座找平后， 其下浇灌水泥溶液， 凝固好后装水泵机组。 为了在水泵房中搬运方便， 可从离门最远的一台水泵安装起。分段式水泵的安装从 吸水的一端开始， 每段依次套于轴上， 一般工作轮与导流器之间隙应为 “.*， 工作轮 出口中线应与导流器入口中线一致， 安装平衡盘时， 按轴向左右移动的距离决定其位置。 密封环与工作轮之间的间隙， 在制造技术和轴挠度允许的情况下， 应尽可能小些， 以便提 高水泵容积效率。平衡环与平衡盘的密封面必须与轴线垂直， 以保证平衡环与平衡盘之 间的间隙均匀。对水泵的转子 （包括轴、 工作轮、 联轴器、 平衡盘等转动零件） 必须作静平 衡实验。 “’’ 第十一篇矿山供排水系统设备 水泵与电动机的轴应安装在一条轴线上， 两半联轴节的间隙应当在 “ 之内。 拧紧水泵机组机座上的固定螺钉之后， 再次校核它们的中心线是否对准。最后接上吸水 管道和排水管道。 全套机电安装好后， 须进行试运转。首先消除水泵房中一切不需用物件； 全面检查 设备各部件的安装是否正确， 并确定电动机的旋转方向； 注水入水泵， 并检查底阀是否漏 水； 关闭排水管道上的闸阀启动电动机， 然后慢慢地打开闸阀。试转的时间不少于一班。 水泵机组正常运转的标志如下 （） 水泵机组运转平稳均匀， 音响正常； （） 排水量均匀， 压力表和真空表的指针摆动很小； （’） 运转中电动机不过载； 电压及电流指示正常； （） 轴承温度在试运转中不超过 *； （） 平衡盘出水均匀， 填料箱不过热并有少量水滴出； （） 水泵机组无晃动现象； 晃动可能由于水泵轴与电动机轴不在一条线上， 或地脚螺 钉未拧紧所致。 停车时慢慢地关闭闸门， 而后停止电动机。此外， 应当注意水泵是不允许空转的。 第三节排水设备的运转、 维护和检修 排水设备消耗的电能很大， 所以做好维护检修对保证设备的安全运转， 提高设备效 率具有更重要的意义。正确的维护检修是执行计划性， 预防性的维护制度。根据设备的 特点和工作具体条件， 组织经常的维护和制定周期检查图表 （如大、 中、 小检修） ， 有计划 地进行检修， 以便保证机器能长时期地在高效率下安全运转。水泵应当按工作图表转换 工作， 使每台水泵在一昼夜中运转的时数均等， 水泵的工作图表根据生产现场的变电所 载荷情况和储水仓容积拟定。 水泵设备应当装备有各种必需的仪表、 真空表、 压力表、 流量计、 电压表、 电流表等。 借助于仪表经常检查水泵的工作情况以便即时采取必要的措施。在排水设备的管理方 面， 司机必须经过定的训练。值班司机除按运转规程进行操作外， 对机组每班至少要 检查一次， 并将结果记录于登记簿中， 而检查的结果是司机交接班的主要内容。当值班 司机发现故障时应立即通知调度， 以便检修人员去及时处理。技术人员负责对设备进行 ’ 第七章排水设备的安装、 运转和维护检修 定期检查。 排水管道中的积垢须定期进行清洗， 以免缩小管道的流通断面， 增加阻力， 积垢严重 时附加的阻力可能达到总压头的 “以上， 大大地增加了排出每立方米水的电能消耗。 排水管道的清洗方法如下 （） 机械方法 利用带刺的球刷洗。球由手摇铰车系引下放到管道中， 上下移动 时注入清水， 使被刷掉的积垢和铁锈随水冲下。 （） 冻裂方法 使管道空气温度从 急剧下降到 “以下， 引起积垢中的水冻 结而破裂脱落。此法适于在北方的冬天进行。 （’） 化学方法 管道中注入加热的盐酸溶液 （ “） 来清洗积垢。 第四节水泵主要故障原因及其处理方法 离心式水泵的主要故障及其原因与处理方法见表 * * 。 表 * * 离心式水泵的故障与处理 故障现象原因处理方法 水泵启动后吸不上水 , 启动前未灌水或未灌满水 , 吸水高度过高 ’, 吸水罩堵塞 -, 吸水管或吸水管侧填料漏气 , 转数过低或旋转方向错误 , 停泵重新灌满水 , 降低吸水高度， 使吸水真空高度 不超过允许值 ’, 清理吸水罩 -, 检查并加垫圈或检修填料 , 检查电机及重新接线 水泵在工作中排水量减少 , 水泵的转数降低 , 工作轮流道局部堵塞或吸水罩局部堵塞 ’, 填料箱漏气， 吸水罩没入水中深度不够 -, 工作轮与导流器流道的中心没对准， 密封环间隙过大 , 排水管道阻力增大， 可能排水管道被 积垢淤塞， 管件安装不合理 , 检查原动机转数是否符合水泵所 需的转数 , 拆开水泵清理工作轮或吸水罩 ’, 更换填料， 检查水位 -, 拆开水泵检修或换部件 , 检查， 清理， 重新安装 电动机启动电流过大 , 启动时排水闸阀没关 , 平衡盘安装不正或有的转动部件与固 定部分摩擦过大或有卡住现象 ’, 电网中电压降过大 , 关闭后再启动 , 检查内部， 进行修理 ’, 等电压稳定后再启动 ’ 第十一篇矿山供排水系统设备 故障现象原因处理方法 运转时电流超过额定电流 “ 排水管道破坏有漏水处 “ 同上 ， “ 检修管道或换装新管 “ 同上 ， 水泵机组震动 “ 电动机轴和水泵轴不同心 “ 地脚螺丝松弛， 基础不合适 “ 水泵转子与电机转子不平衡 “ 支架轴承过度磨损， 间隙过大 “ 轴弯曲 “ 重新找正， 安装固定 “ 扭紧螺丝， 修整基础 “ 检查， 作平衡实验 “ 检修加垫 “ 更换报废的弯轴 轴承温度过高 “ 润滑油不干净或油量不足 “ 轴瓦装得过紧和轴瓦过度磨损 “ 油圈不转或不灵活 “ 水泵轴与电机轴不同心 “ 清洗轴承， 换油或加油 “ 适当调整轴瓦 （加垫或研瓦） “ 检查修理或换装新件 “ 重新找正并紧固地脚螺钉 填料箱发热 “ 填料装的过紧或没浸油 “ 填料失水 “ 调整或更换 “ 检修水路并调换填料 外壳发热水泵在关闭阀门时或无水时的工作时间太长冷却水泵后再启动 第七章排水设备的安装、 运转和维护检修 第八章水泵性能试验 水泵试验的目的是测定其各种工况的流量、 压头和功率， 绘制出水泵的特性曲线。 试验时水泵工况的改变可通过调整排水管道上的闸阀来达到。 在生产现场条件下， 检修后的水泵不仅要对检修质量进行鉴定， 而且要进行试验并 画出特性曲线， 以检查其性能是否满足要求。 第一节压头的测定 水泵产生的压头由压力表和真空表读数 （“） 之和加上两表之间的垂直距离决定之， （在排水管或吸水管直径相等时） 即是 “’ *’ ,-（- . ） 式中“ 压力表读数， “； 真空表读数， “； 由安装真空表处至压力表中心的垂直距离， /。 第二节流量的测定 水泵的流量可以利用容器、 堰口或流量计测定。用容器测定流量是由测定水装满已 0 第十一篇矿山供排水系统设备 知容器所需的时间而求得。堰口测定流量是由测定水流淹没堰口的深度而求得的 （可由 专业设计手册中查得堰口的形式及其计算数据） 。 流量计由节流装置和差压计两部分组成， 如图 （ “ “ ） 所示。节流装置安设在排 水管系统中专用的放水管道的直线部分， 它距离闸阀或弯头应有足够的长度。当测定某 台水泵的流量时， 可将该泵所在的排水管道与放水管相通， 即可进行测量。 当水流经过节流装置时， 引起局部收缩而产生压力降， 在差压表上表示出读数 “， 根据节流装置的构造形式及尺寸和差压计的读数即可决定水泵的流量 ； 节流装置前 后的压力降 （压力差） 可由 “ （“““） 计算； 流量 由式 （ “ ） 计算 图 “ “ 流量计装置简图 节流装置； 差压计； 储气室； ’放气阀 “ （ “““） “ （ “ ） 式中“ 差压计的读数以 * 代入； “ 水银的重率，“ ,, （-./ 0 ） ； “ 水的容重，“ ,, （-./ 0 ） ； 节流装置溢出的面积 （0） ； 流量系数， 它与节流装置的构造形式和孔径与管径之比 / ’ 有关 （当 雷诺读数 1 小于临界值时亦与之有关） 。 对于标准构造的孔口节流装置 （图 “ “ ） ， 的数值为 / ’,2,2,2’,23,2,24,2 ,235,2,,2,5,2’,2’5,25,24’ 3 第八章水泵性能试验 用于排水管道的差压计有 形管式、 浮子式、 环式等构造形式， 它们直接表示出的都 是压力差 （“） 。 但是， 如果根据所配置的节流装置计算出的流量数值， 用符号标于它们的刻度盘上， 就可以直接测定出流量。这时称之为流量计。 图 ’标准孔口节流盘示意图 第三节功率与效率测定 一、 水泵轴功率的测定 在实验室中进行实验时， 可以利用马达天平测定电动机的转矩， 并由转速计测定其 转速求之。而在生产现场和一般实验室中都用功率表测定输入电动机的功率求之， 即工 作水泵的轴功率 （） 为 * （ ） 式中 电动机消耗的功率， ； 电动机的效率， 由工厂所给的电动机特性曲线图中查得。 上列各量必须在每一工况下同时测定。为了准确起见， 每一工况可以测定几次。均 匀分布的工况点约有十余点即可。 水泵若用感应电动机驱动， 则在不同工况 （载荷） 下转速是有一些变化的。在实验室 中试验水泵时， 为了准确地求得它在一定转速下的性能， 于是在测定每一工况的上列各 量的同时， 测定其转速， 然后利用比例定律将各量换算在同一转速之下。而对于现场已 经配置好的水泵机组进行试验， 若要求的是机组的运转性能， 则不作换算。 , 第十一篇矿山供排水系统设备 二、 水泵的效率 水泵在每一工况下的效率按该工况的流量、 压头及功率计算之 ““ “ （ ’ ） 式中 “ 水的容重，“ * , -； 水泵流量， ,- .； 水泵压头， ,； “ 工作水泵的轴功率， /。 0- 第八章水泵性能试验