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瓦斯抽放系统的选择及计算及设备选型

      BE1系列水环真空泵越来琥广泛的应用于煤矿抽放瓦斯气体,其选型的正确性对煤矿瓦斯抽入安全至关重要,本文介绍了2BE1系列水环真空泵的工作原理,以及在煤矿瓦斯气体抽放中的应用和选型。

1   2BE1系列水环真空泵的结构特片和工作原理

1.1 结构特征

2BE1系列水环真空泵它主要由端盖、轴封组件、配气盘、泵体、转子、气水分离器、供水管路、进气三通、轴封组件等组成。

1.2 工作原理

泵体与其两侧的前配气盘、后配气盘组成一个腔体。叶轮安放在腔体内,其轴与泵体轴平行并有一定的偏心距。前后配气盘上开有吸排气孔。

 1前轴承部件;2端盖;3前配气盘;4转子;5泵体;6后配气盘;7轴封组件;8后轴承部件;9供水管路。

      启动泵前先向泵体内注入一定量的工作水,水量由自动排水阀控制。由于叶轮下部的叶片浸在水中,当叶轮旋转时,叶片便带动水运动,水受离心力的作用形成一紧 贴壳壁的旋转水环,水环的轴线与泵体同线基本同轴,因而水环内表面与叶轮轮毂表面及两侧盖端面之间形成1个月牙形工作空间,该空间被叶片分隔成若干个腔 室,腔室容积随叶轮回转不断地改变。

叶轮顺时针转动,在前半转,工作小腔容积由小变大形成真空。于是,外界的气体通过进气口进入前、后泵盖的吸气 腔,再通过配气盘的吸气孔进入工作腔室。在后半转,工作小腔容积由大变小,气体被压缩,压力升高经配气盘的排气口排出,部分水环也随之被带走。所以运行过 程中,必须连续向泵内供水,以保持泵内液环稳定的工作。

1排气腔;2水环;3泵体;4吸气腔;5叶轮。

2 瓦斯抽放系统的选择及计算及设备选型

2.1 抽放管路系统的选择及计算

2.1.1   抽放管路系统的确定

      在选择瓦斯抽放管路系统时,主要根据抽入泵站位置、开拓巷道布置、管路安装条件等进行确定。抽放管路应尽量选择敷设在巷道曲线段少和跑离短的线路中,尽可能避开运输繁忙巷道,同时还要考虑供电、供电、供水、运输方便。

2.1.2抽放管路系统计算

1) 瓦斯管径计算。根据瓦斯抽放管服务的范围和抽放量的大小,其管么按下式计算:

 

D=0.1457(Q混/V)1/2
式中     D……瓦斯管内径,m
V……管道中混合瓦斯的经济流速,一般到V=5~15m/s
Q……管内混合瓦斯流量,m3/min。

 

2) 抽放管材的选择和管径的确定。抽放管材可选择无缝钢管和阻燃抗静电聚乙烯塑料管,按照以上计算结果选择合适的抽放管道。

3) 管路阻力损失计算。管路阻力损失包括直管阻力损失和局部阻力损失,对于边界小、管路不是很长的矿井,其直管阻力损失可按下式计算:

   抽放管路阻力损失计算应选择抽放系统服务年限内最困难时期的阻力损失进行计算;管路局部阻力损失安直管阻力损失的15%计算.总阻力损失为二者之和。

2.1 瓦斯抽放泵选型

2.2.1 瓦斯泵抽放流量计算

瓦斯泵流量应能满足抽放系统服务年限内最大抽放量的需要。瓦斯泵流量按下式计算:

 

          Q泵=
式中   Q泵------瓦斯抽放泵的额定流量,m3/min;
Q-------最大抽放瓦斯纯量,m3/min;
C-------瓦斯抽放泵入口处的瓦斯浓度;
η--------瓦斯抽放泵的机械效率;
K-------瓦斯抽放综合系数。

 

2.2.2 瓦斯泵压力计算

瓦斯抽放泵压力,必须能克服抽放管网系统总阻力损失和保证钻孔有足够的负压,以及能满足泵出口正压的需求。瓦斯抽入泵压力按下式计算:

 

H泵=(H总+H孔+H正)K
式中   H泵-------瓦斯抽放泵的压力,Pa;
       H总-------抽放管路总阻力损失,Pa
H孔------抽入钻孔所需负压。Pa
H正------瓦斯抽入泵排气出口处正压,Pa
K---------抽入备用系数。

 

    根据前面的管路阻力损失计算结果,就可以知道瓦斯抽放泵所需压力的大小。

2.2.3 瓦斯抽放泵的选型

    根据上述计算结果,查对各瓦斯抽放泵的性能特性曲线或主要技术指标,选择适合参数的瓦斯抽放泵。

3    瓦斯抽放泵站

      根据矿井采掘的具体位置及布置,一般2BE1系列水环真空泵将泵站设在地面(井下),瓦斯抽放泵房围墙(棚栏)的圈定范围应保障抽入瓦斯泵房周围50m范 围内无居民,20m范围内无明火,不得有易燃、易暴物品,并安装4只干粉灭火器和不少于0.5m3的黄沙。泵站周围设有消火栓。瓦斯抽入泵房采用不燃型材 料建造。

      泵房进出端管路上设置有防回火、防回气、防爆炸、气水分离器、放空管等装置;泵房内的所有设备和监测仪表均应防爆;同时,在抽放站应设置避雷系统,达至防雷目的。应由具有专业资质的相关部门或设计单位进行设计安装。

     为保证瓦斯抽放系统的安全运行和矿井的安全生产,瓦斯抽放系统必须具备完善的安全监测系统,对泵站运行的环境瓦斯浓度、供水、抽放瓦斯浓度、抽入量、排放口瓦斯浓度等参数进行监测,如有条件,可通过挂靠进入矿井环境监测系统。

4    结语

     经过多次在煤矿瓦斯抽入的应用证明,此水环真空泵的选型方法简单易行。正确地选型防止了煤矿瓦斯抽入设备能力不足造成的瓦斯安全隐患,并提高了水环真空泵的运行效率。