水環(huán)真空泵選型設(shè)計(jì)中泵入口絕對(duì)壓力的計(jì)算

1、第29卷 第1期-26Vol張國(guó)慶（陽(yáng)煤集團(tuán)機(jī)電動(dòng)力部，山西 陽(yáng)泉 045000）摘 要：通過(guò)水環(huán)真空泵的選型計(jì)算過(guò)程力的問(wèn)題進(jìn)行了分析和工程實(shí)例的對(duì)比，提岀了水環(huán)真空泵入口絕對(duì)壓力的計(jì)算方法關(guān)鍵詞：水環(huán)真空泵 ；入口絕對(duì)壓力；計(jì)算文章編號(hào) :167225050 ( 2009) 012中圖分類號(hào) ：TD63 +7; TD712 +. 6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A文章編號(hào) ：167225050 （ 2水環(huán)真空泵與其它類型的瓦斯抽放設(shè)備相比具有運(yùn)行噪音小、拆裝、維護(hù)方便、適用范圍廣等優(yōu)特別是當(dāng)抽出瓦斯?jié)舛冗_(dá)到爆炸界限時(shí)，也沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)，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(jì)算中，泵入口絕對(duì)壓力如，將直接影響到泵流量的確定，采用不同的計(jì)，結(jié)果會(huì)相差很多，一些問(wèn)題值得探討。水環(huán)真空泵選型設(shè)計(jì)中有關(guān)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(duì)壓力是水環(huán)真空泵選型設(shè)計(jì)中重要的3個(gè)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(kāi)始，經(jīng)過(guò)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(duì)壓力 當(dāng)前，水環(huán)真空泵入口絕對(duì)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(duì)壓力，Pa;P1當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa;其它符號(hào)意義同式（2）。目前，壓力po=101 325 Pa、進(jìn)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(shè)計(jì)中泵入口絕對(duì)壓力的計(jì)算對(duì)是否將泵排氣口正壓管路阻力計(jì)入泵入口絕對(duì)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(diǎn),八、Pa;-10640何計(jì)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(chǎng)或鉆孔口所需負(fù)壓 , Pa;2727我國(guó)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(zhuǎn)速時(shí)泵吸入口吸氣 式中:量與吸入口處絕對(duì)壓力間的關(guān)系曲線。所以 ,需要計(jì)算

5、得到的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的礦井瓦斯( 4)12管路至瓦斯泵 ,再?gòu)耐咚贡盟偷接脩羲牡娜?P0 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 ,P0= 101 325 Pa;阻力損失之和 ,即 :T0 瓦斯抽放行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的HB= ( hi+hz) + ( ho+ hc) ? K。(2)絕對(duì)溫度 , T0= 273 + 20 , K;式中 : HB 瓦斯泵壓力 , Pa; Pr 泵入口絕對(duì)壓力 , Pa;介井下負(fù)壓管路系統(tǒng)全部阻力損失，Pa;Ti泵入口抽放氣體的絕對(duì)溫度，273 + t ,K;收稿日期 : 2008207208作者簡(jiǎn)介 :張國(guó)慶 ( 1970) ,男 ,山西平定人 ,本科 ,工程師 ,從事大型固定設(shè)備的運(yùn)

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(jì)算，當(dāng)- T。有5 C時(shí)，溫度變化對(duì) 泵吸氣量的影響小于5 %，所以在選型過(guò)程中一般可假設(shè) = T0，忽略溫度的影響。因而，泵入口絕 對(duì)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(dāng)泵所在地大氣壓力越 低，則泵吸入口絕對(duì)壓力就越小 。為滿足礦井瓦斯 抽放量的要求，泵的吸氣量應(yīng)是礦井瓦斯抽放量的P/Pr 倍。2泵入口絕對(duì)壓力的分析推導(dǎo)從水環(huán)真空泵工作原理可知，泵在工作過(guò)程中葉輪輪轂和水環(huán)之間是一個(gè)月牙形空間。當(dāng)葉輪相臨兩葉片間所包容的容腔逐漸增大時(shí)完成吸氣過(guò) 程。當(dāng)容腔逐漸減小時(shí)，氣體將被排岀。理論上

7、，泵 吸入多少氣體就應(yīng)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(yīng)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(gè)腔的某一參數(shù)改變只能影 響本腔另兩個(gè)參數(shù)的改變?nèi)藖V 口必嘔以乂，而不會(huì)改變另一個(gè)腔的氣態(tài)參數(shù) 。下面我們應(yīng)用伯努利方程推導(dǎo)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(duì)來(lái)流段以吸風(fēng)方式工作 出流段以壓風(fēng)方式工作。如圖I 1所対1,

8、取兩個(gè)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(yīng)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(fēng)段風(fēng)壓損失，更加合理。PP- ( hi+hz) ? K。符號(hào)意義同式(3)。(7)3工程實(shí)例某礦井瓦斯抽放站改造工程，井下負(fù)壓管路系統(tǒng)總阻力hi= 16 809 Pa，鉆孔抽放口負(fù)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(dāng)?shù)卮?氣壓力 P,= 92 822 Pa?，F(xiàn)用公式(5 )和(6 )分別計(jì)算水環(huán)真空泵吸入 口絕對(duì)壓力、總吸氣量和泵臺(tái)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(jì)算結(jié)果，選淄博水環(huán)真空泵廠2B EC72轉(zhuǎn)速為 240 r/m in;電機(jī)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(tái)，備用2

10、臺(tái)。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(jì)算結(jié)果，選淄博水環(huán)真空泵廠 2B EC72轉(zhuǎn)速為 240 r/m in;電機(jī)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(tái)，備用1臺(tái)?？梢钥吹?，Pr計(jì)算的合理與否，對(duì)總吸氣量、瓦 斯泵臺(tái)數(shù)影響很大。目前采用的泵吸入口絕對(duì)壓力計(jì)算公式(3 )由于計(jì)入排氣段正壓管路

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

12、于上述分析 ,目前將泵正壓段管路阻力計(jì)入泵吸入口絕對(duì)壓力的計(jì)算方法,值得商榷 ,公式 ( 7 )28中將會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備的閑置和資金的大量浪費(fèi) 。4 結(jié)論目前 ,水環(huán)真空壓縮機(jī)的排氣量較小 ,還不能滿 足煤礦瓦斯抽放量較大的實(shí)際需求 。在大抽氣量張國(guó)慶：水環(huán)真空泵選型設(shè)計(jì)中泵入口絕對(duì)壓力的計(jì)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(shè)備仍然選用水環(huán)真空 泵。選型時(shí)分段計(jì)算正、負(fù)壓段的阻力，當(dāng)?shù)卮髿鈮簻p去負(fù)壓段后的絕對(duì)壓力即為泵入口絕對(duì)壓力，將正常的真空泵選型配套電機(jī)功率適當(dāng)增加來(lái)滿足排氣壓 力和工況的要求。綜上所述，

13、科學(xué)、合理地計(jì)算水環(huán) 真空泵入口絕對(duì)壓力 ，不僅在技術(shù)上有其必要，而且在經(jīng)濟(jì)效益方面也很有意義。張國(guó)慶：水環(huán)真空泵選型設(shè)計(jì)中泵入口絕對(duì)壓力的計(jì)算2009 年3月張國(guó)慶：水環(huán)真空泵選型設(shè)計(jì)中泵入口絕對(duì)壓力的計(jì)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(zé)任編輯徐樹(shù)文（上接第1

15、5頁(yè)）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(shí)，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(jìn)與維護(hù)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(fēng)巷道更有利于通風(fēng)排放瓦斯。分層開(kāi)采，同時(shí)保留了高產(chǎn)高效的優(yōu)點(diǎn)。取消了煤柱，也改變了開(kāi)采下部煤層時(shí)需要通過(guò)煤柱應(yīng)力集中參考文獻(xiàn)1 趙景禮，盂憲銳.綜放開(kāi)采可持續(xù)發(fā)展的探索全國(guó)第三屆放頂煤開(kāi)采理論與實(shí)踐研討會(huì)論文集J .礦山壓力與頂板管理，1998 （ 2 - 3）.2 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）.厚煤層錯(cuò)層位巷道布置采全厚采煤法P .中國(guó)專利：ZL98 1 00544. 6, 2002 - 01 - 23.3 陳炎光 徐永圻.中國(guó)采煤方法M .徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1991.4 靳鐘銘.放頂煤開(kāi)采理論與技術(shù)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