水環(huán)真空泵選型設計中泵入口絕對壓力的計算

1、第29卷 第1期-26Vol張國慶（陽煤集團機電動力部，山西 陽泉 045000）摘 要：通過水環(huán)真空泵的選型計算過程力的問題進行了分析和工程實例的對比，提岀了水環(huán)真空泵入口絕對壓力的計算方法關鍵詞：水環(huán)真空泵 ；入口絕對壓力；計算文章編號 :167225050 ( 2009) 012中圖分類號 ：TD63 +7; TD712 +. 6 文獻標識碼 ：A文章編號 ：167225050 （ 2水環(huán)真空泵與其它類型的瓦斯抽放設備相比具有運行噪音小、拆裝、維護方便、適用范圍廣等優(yōu)特別是當抽出瓦斯?jié)舛冗_到爆炸界限時，也沒有爆炸危險，具有較高的安全性。因此,在瓦斯?jié)舛冉?jīng)常變化的礦井已逐步取代羅茨真空泵，

2、使用日益廣泛。在水環(huán)真空泵選型計算中，泵入口絕對壓力如，將直接影響到泵流量的確定，采用不同的計，結果會相差很多，一些問題值得探討。水環(huán)真空泵選型設計中有關參數(shù)的確定我們知道，礦井瓦斯抽放量、瓦斯泵壓力、泵入口絕對壓力是水環(huán)真空泵選型設計中重要的3個參數(shù)。礦井瓦斯抽放量Qk= 2Qcx? n? k。 （1）Qk礦井瓦斯抽放量，m3/m in;EQc礦井抽出的純瓦斯量之和，m3/mi n;X瓦斯泵入口處瓦斯?jié)舛?X為.3;n瓦斯泵效率，0. 8;K抽放備用系數(shù),K= 1.2。瓦斯泵壓力瓦斯泵壓力是從井下鉆孔開始，經(jīng)過瓦斯抽放hz ho he用戶在瓦斯管出口所需正壓 K備用系數(shù)，K=1.2。1.3泵

3、入口絕對壓力 當前，水環(huán)真空泵入口絕對壓力Pr在地大氣壓力P1Pr=P-HB=P- （h+hz）+ （h+ he式中:Pr泵入口絕對壓力，Pa;P1當?shù)卮髿鈮?，Pa;其它符號意義同式（2）。目前，壓力po=101 325 Pa、進氣溫度T0態(tài)下，將按照公式（1）抽放量換算成工況狀態(tài)下流量，即:QB=Qk?_P_o? T1pr? 口。式中:Qb泵入口 吸氣量 ，m3/m in; Qk礦井瓦斯抽放量，ma/m in; 29 No. 1M ar.2009第29卷 第1期-26Vol泵選型設計中泵入口絕對壓力的計算對是否將泵排氣口正壓管路阻力計入泵入口絕對壓0027203SHANXI COAL第29卷

4、 第1期-26Vol第29卷 第1期-26VolhiuaI*iFinal LJccSiwik- PuhlisJiiiijAll righisicscr!.cd. hup:皆謝業(yè)sH.iiid2009年 3月點,八、Pa;-10640何計算通常是取泵所與瓦斯泵壓力的差值。即算方法)? K。( 3) 地面正壓管路系統(tǒng)全部阻力損失 , Pa; ,井下抽放鉆場或鉆孔口所需負壓 , Pa;2727我國水環(huán)真空泵性能曲線都是按照工況11 狀態(tài)的流量繪制的 。水環(huán)真空泵性能曲線是在出口= 273 + 20 K 狀不同直徑的葉輪在不同轉速時泵吸入口吸氣 式中:量與吸入口處絕對壓力間的關系曲線。所以 ,需要計算

5、得到的標準狀態(tài)下的礦井瓦斯( 4)12管路至瓦斯泵 ,再從瓦斯泵送到用戶所消耗的全部 P0 標準大氣壓 ,P0= 101 325 Pa;阻力損失之和 ,即 :T0 瓦斯抽放行業(yè)標準規(guī)定的標準狀態(tài)的HB= ( hi+hz) + ( ho+ hc) ? K。(2)絕對溫度 , T0= 273 + 20 , K;式中 : HB 瓦斯泵壓力 , Pa; Pr 泵入口絕對壓力 , Pa;介井下負壓管路系統(tǒng)全部阻力損失，Pa;Ti泵入口抽放氣體的絕對溫度，273 + t ,K;收稿日期 : 2008207208作者簡介 :張國慶 ( 1970) ,男 ,山西平定人 ,本科 ,工程師 ,從事大型固定設備的運

6、行及檢修 。272009年3月第29卷t泵入口抽放氣體的溫度，Co經(jīng)分析計算，當- T。有5 C時，溫度變化對 泵吸氣量的影響小于5 %，所以在選型過程中一般可假設 = T0，忽略溫度的影響。因而，泵入口絕 對壓力Pr就決定著水環(huán)泵入口吸氣量的大小根據(jù)公式(3 )和(4 ),當泵所在地大氣壓力越 低，則泵吸入口絕對壓力就越小 。為滿足礦井瓦斯 抽放量的要求，泵的吸氣量應是礦井瓦斯抽放量的P/Pr 倍。2泵入口絕對壓力的分析推導從水環(huán)真空泵工作原理可知，泵在工作過程中葉輪輪轂和水環(huán)之間是一個月牙形空間。當葉輪相臨兩葉片間所包容的容腔逐漸增大時完成吸氣過 程。當容腔逐漸減小時，氣體將被排岀。理論上

7、，泵 吸入多少氣體就應排岀多少氣體。由于吸氣口和排氣口的壓力、溫度不同，其氣態(tài)參數(shù)將發(fā)生變化 其變化應符合氣體狀態(tài)方程QB=Qk?，但-V IIP1? V1/ T1= P2? V2/。T和R、U、分別為吸氣腔和排氣腔 。由式(5 )可知，溫度、壓力、流量(5)P，、V，、的氣態(tài)參數(shù) 是本壓力腔的氣態(tài)參數(shù)，每個腔的某一參數(shù)改變只能影 響本腔另兩個參數(shù)的改變?nèi)藖V 口必嘔以乂，而不會改變另一個腔的氣態(tài)參數(shù) 。下面我們應用伯努利方程推導泵入口絕壓力圖1水環(huán)真空泵在瓦斯抽放系統(tǒng)中工作 水環(huán)真空泵在瓦斯抽放系統(tǒng)中工作如圖 示。將系統(tǒng)分為兩段，對來流段以吸風方式工作 出流段以壓風方式工作。如圖I 1所対1,

8、取兩個截面：I截面為系統(tǒng)入口前未受到水環(huán)真空泵工作干擾的 某一截面，因未受干擾，故y= 0, p= Pa； n n截 面為真空泵入口截面，此處全壓為比。就i i和n n截面應用伯努利方程，得：P1= H2+ ZH1 - 2o(6)即：H2= Pa- 31 - 2式中：31- 2系統(tǒng)中吸風段風壓損失，更加合理。PP- ( hi+hz) ? K。符號意義同式(3)。(7)3工程實例某礦井瓦斯抽放站改造工程，井下負壓管路系統(tǒng)總阻力hi= 16 809 Pa，鉆孔抽放口負壓hz= 1 962Pa，地面正壓管路系統(tǒng)總阻力 h= 10 293 Pa，礦井 瓦斯抽放量619 m3/m in，瓦斯?jié)舛?8.

9、9 %，當?shù)卮?氣壓力 P,= 92 822 Pa。現(xiàn)用公式(5 )和(6 )分別計算水環(huán)真空泵吸入 口絕對壓力、總吸氣量和泵臺數(shù)。公式算法P =P - Hb=P - (h +hz) + (h+hc) ? K =92 822 - (16 809 + 1 962) + 10 293 X1.2 = 57 945 Pa。X3. 1=101 325619-082 m3/m in。Pr ? t057 945根據(jù)計算結果，選淄博水環(huán)真空泵廠2B EC72轉速為 240 r/m in;電機功率為 630 kW ;在絕壓泵58 000 Pa下，泵的工況流量為 460 m3/m in。需水環(huán) 真空泵3臺，備用2

10、臺。3. 2公式算法Pr= Pi- ( hi+ hz) ? K = 92 822 - ( 16 809 + 1 962) X1. 2 = 70 297 Pa。Pj?匸 X619Qb=Qk?= 101 3253 /m in。Pr ? T 70 297= 892 m根據(jù)計算結果，選淄博水環(huán)真空泵廠 2B EC72轉速為 240 r/m in;電機功率為 630 kW ;在絕壓3 需水環(huán)泵70 300 Pa下，泵的工況流量為 455 m3/m in。 真空泵2臺，備用1臺。可以看到，Pr計算的合理與否，對總吸氣量、瓦 斯泵臺數(shù)影響很大。目前采用的泵吸入口絕對壓力計算公式(3 )由于計入排氣段正壓管路

11、阻力 ，從而 使吸氣口絕對壓力計算值更小 ，P。/ Pr增加，泵的吸 氣量增加。尤其當排氣口正壓阻力較大時 ，按照式計算得到的泵的吸氣量將增加更多。由于吸氣量計算的不合理，造成泵的工作臺數(shù)、備用臺數(shù)增 多、泵站面積增大，基建投資大幅增加，在實際運行Pa。 I 孕China Atjdcmic.軌皿! LJcclrtnK- PuhlishiBg HA.I righfisicser*.cd. ill!p:皆ki.ncl張國慶：水環(huán)真空泵選型設計中泵入口絕對壓力的計算2009 年3月此式說明水環(huán)真空泵在系統(tǒng)中工作時,入口絕對壓力等于工作地點大氣壓力與吸風段風壓損失之 差 , 與壓風段風壓損失無關 ?；?/p>

12、于上述分析 ,目前將泵正壓段管路阻力計入泵吸入口絕對壓力的計算方法,值得商榷 ,公式 ( 7 )28中將會出現(xiàn)多臺設備的閑置和資金的大量浪費 。4 結論目前 ,水環(huán)真空壓縮機的排氣量較小 ,還不能滿 足煤礦瓦斯抽放量較大的實際需求 。在大抽氣量張國慶：水環(huán)真空泵選型設計中泵入口絕對壓力的計算2009 年3月第29卷第1期（1 000 m7m in 左右）且排氣壓力不高 （20 kPa以 下）的情況下，瓦斯抽放設備仍然選用水環(huán)真空 泵。選型時分段計算正、負壓段的阻力，當?shù)卮髿鈮簻p去負壓段后的絕對壓力即為泵入口絕對壓力，將正常的真空泵選型配套電機功率適當增加來滿足排氣壓 力和工況的要求。綜上所述，

13、科學、合理地計算水環(huán) 真空泵入口絕對壓力 ，不僅在技術上有其必要，而且在經(jīng)濟效益方面也很有意義。張國慶：水環(huán)真空泵選型設計中泵入口絕對壓力的計算2009 年3月張國慶：水環(huán)真空泵選型設計中泵入口絕對壓力的計算2009 年3月Ca Icula tion of In let Absolute Pressure of W a ter - c ircle Vaccum Pum pZHA NG Guo - q in(Yangquan Coal Group , Yangquan Shanxi 045000, China)Abstract: The p roblem about whether the re

14、sista nee in the air outlet shou ld be cou nted into the in let ab so lu te p ressure of water - circle vaeeum pump is an alyed, a ealeulati on m ethod of the abso lute p ressu re is put fo rward.Key words: water - eirele vaeeum pump; inlet abso lute p ressure; ealeu lation屈詢?嗎渥N A i樣獲本文責任編輯徐樹文（上接第1

15、5頁）的采出率。由于這一巷道系統(tǒng)取消了區(qū)段煤柱，其區(qū)的困難條件。同時，使地面下沉趨于平緩均勻，減煤小了不利影響。區(qū)段巷道的掘進與維護條件得到改炭采岀率不僅高于一般的放頂煤采煤方法，而且高于善，沿頂板布置的回風巷道更有利于通風排放瓦斯。分層開采，同時保留了高產(chǎn)高效的優(yōu)點。取消了煤柱，也改變了開采下部煤層時需要通過煤柱應力集中參考文獻1 趙景禮，盂憲銳.綜放開采可持續(xù)發(fā)展的探索全國第三屆放頂煤開采理論與實踐研討會論文集J .礦山壓力與頂板管理，1998 （ 2 - 3）.2 中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)）.厚煤層錯層位巷道布置采全厚采煤法P .中國專利：ZL98 1 00544. 6, 2002 - 01 - 23.3 陳炎光 徐永圻.中國采煤方法M .徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1991.4 靳鐘銘.放頂煤開采理論與技術M .北京：煤炭工業(yè)出版社，2001.The Full - he ight M in ing Techn ique in Th ick Seam in X ishan M ineW A NG J ing - jun(Xishan Coal & Eleetrieity CO.，Taiyuan Shanxi 030053, China)Abstract: In o rder to raise eoal p rodueti on r