自吸式大流量多级离心泵在煤矿主排水系统中应用与推广
2014-03-25
（哈尔滨东北泵业有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150001）
自吸式大流量多级离心泵在煤矿主排水系统中应用与推广
郭龙光
（哈尔滨东北泵业有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150001）
自吸式矿用大流量（450m3/h以上）主排水多级离心泵，是一种新型节能换代产品。用自吸式矿用多级泵可以逐步取代过去的传统泵，自吸式多级泵的出现改变了传统用泵的方式。其特点是启动时不用真空泵、潜水泵、前置泵，不用底阀，不用灌水，启动电流低，节省购置和运行成本，保证运行安全。该产品填补了国内外矿用主排水泵的空白，达到国际先进水平，目前产品已得到优良的应用效果，并继续向更广泛的市场推广普及。
离心泵；排水系统；应用
1 概述
目前国内大流量煤矿主排水系统中通常采用多级卧式离心泵，由于矿用多级泵安装在矿井巷道内，建有水仓，配有潜水泵、前置泵、供水管路、排水管路及阀门、仪表等；投资及运行成本较高。自吸式矿用多级离心泵以其特有的优点：即自吸高度可达6米，自吸时间短（10-30s），使用性能可靠、节省空间与占地面积、降低工程造价、减少运行费用、便干管理维护等优点， 自吸式矿用多级离心泵将成为今后煤矿主排水泵更新换代产品。
龙煤集团双鸭山主要矿井在矿用主排水系统技术改造中，应用新型自吸式多级离心泵（MDZ450、 MDZ480）共计30余台，其泵参数：流量：450-480m3/h、扬程500-720m、配套功率分别为630、710、1000、1250、1600KW；水泵安装在巷道地面，水仓（吸水池）为地下式，依靠泵的自吸装置将吸入管的空气排出进行灌泵，改变了以往采用普通离心泵的传统设计和布置，具有投资少、能耗低、检修方便等优点。
2 自吸式大流量多级离心泵结构与工作原理
自吸式多级离心泵如图1所示，泵头部分在普通离心泵的基础上，增加了一个独特的强自吸装置，使泵入口在启动时处于真空状态自动进行灌泵。强自吸装置与主泵在结构上为一体，强自吸装置与主泵轴承体相联接，强自吸装置配有单独工作的电机（2.2KW以下）， 强自吸装置入气管与主泵进口间接连接；且强自吸装置与泵单独运行工作，互不干扰。
储水仓水池水位低于地面。当水位达到需排水位置时，首先泵配置的强自吸装置启动工作，依靠强自吸装置在泵入口建立真空区，将水吸入泵内腔，将泵腔内的空气迅速排出，与此同时，水仓内水通过大气压力迅速进入泵腔，使离心泵达到运行条件，这时主泵配套电机运行工作，出口阀门打开，同时强自吸装置停止工作；主排泵正常工作，将水送到地面。当水仓内水位下降到低水位时，泵自动停止工作。
3 强自吸装置排气时间
T-强自吸装置排气时间（泵腔内注水时间）．单位：s；
V1-吸入管路吸气容积，V2泵腔容积 单位：m3；
f -系数：吸入管路一般为0.98；泵腔容积为0.6
Qs-排气流量，单位：m3/s
T=（V1·f1+V2·f2）/ Qs
Qs=v.s
v.-强自吸装置内腔行程容积（m3）
s.-配套电机转速（r/min）
现以MDZ480×8型自吸式多级离心泵为例；计算强自吸装置吸气时间；
Qs-排气流量=0.6×0.04×（3.14×
0.352/4）×1450/60=0.0558 m3/s
V1=0.98×6×（3.14×0.252）/4
=0.432m3
V2=0.6×1.45×（3.14×0.722）/4
=0.35 m3
T=（V1·f1+V2·f2）/ Qs
=（0，432+0.35）/0.0558=14.01s
灌水时强自吸装置的排气时间是一个过程，用以排出泵吸入水管及主泵腔中集结的空气和在离心泵起动前将泵内部充满输送介质。
4 自吸泵式多级离心泵特征：
在普通多级离心泵上加装一套强自吸装置使之与泵结合为一体。强自吸装置的动力源取之于单独配置的电机，当将吸入管及泵内空气排净后，泵即可开启电机正常工作。
强自吸装置本身即可完成吸、排气工作，所以不用加装低阀，因其结构简单，安装使用维修方便、效率高、自吸高度大，自吸时间短，且始终不用灌水。
5 自吸泵式多级离心泵与传统矿用多级泵比较优势：
5.1 启动时利用配置的强自吸装置排气引水，不需配置真空泵，射流泵、潜水泵、前置泵等设备及其相应的管路，同时也不用配置底阀。
图1 自吸式多级离心泵
5.2 每次最大自吸高度6米；吸气管泵时间仅为10-30s；
5.3 突破了主泵“允许吸上高度”的限制，主泵在运行时，即使出现“失水”现象，强自吸装置将迅速自动启动吸气，随时达到断水自复的效果。
5.4 独特的强自吸装置，即与主泵为一体，相互关联，且各自单独运行。充分满足了多级离心泵配有平衡装置，启动泵前泵腔必须充满介质的需要。使自吸式多级离心泵整机运行安全，使用寿命延长。
5.5 自吸式多级离心泵比较传统的矿用多级泵安装方式，节省了真空泵、射流泵、前置泵、潜水泵等辅助设备与管路，即节约了大量设备购置资金，降低工程造价，减少运行成本；又节省了矿井巷道空间和占地面积。并且整套设备简化，便于维修、维护管理。
结语
采用新型自吸式多级离心泵解决了以往吸上扬程低，底阀泄漏不上量等问题，由于改变了安装方式，不仅节能、投资少、而且具有技术可靠，占地面积小。维修方便等特点，可取代目前大多数煤矿主排水泵配置前置泵的形式，并具有极为广泛的应用于与推广前景。
[1]张万忠．大功率潜水泵在煤矿的安装应用[J]．煤矿安全，2011（08）．
TP31
A
