浅谈离心式水泵引水装置在孟巴矿的实践运用

冯大魏

（徐矿集团孟巴项目部，江苏徐州 221000）

0.概述

孟巴矿是该国的第一个现代化大型煤矿，矿井位于孟加拉国西北部，距离首都达卡约300km，交通比较方便。煤田走向约4.9km，倾斜宽0.3km～1.9km，面积约6.68km2。含煤储量丰富，地质总储量约3亿t，工业储量1.5亿t，主要开采的Ⅵ号煤层特厚（平均厚度36m），可采煤量8402万t。设计年产量100万t，生产年限60年以上。煤质良好：低灰、低硫、高发热量（6500cal/kg左右），为良好的动力用煤。地质构造较简单，地层倾角较缓（一般6°～17°），裂隙节理较发育；水文地质特复杂，涌水量较大（1500m3/h～1800m3/h）；地温（水温）特高（高达40℃）；矿井瓦斯含量较低；煤层有自燃发火倾向；煤尘有爆炸危险[1]。

1.排水系统设计

由于水文地质复杂，涌水量较大，因此矿井的排水至关重要。在-260水平设计5台D500-57*6水泵5台其中1台使用，2台备用，2台检修。设计2个水仓，一个使用一个备用，其总容积为5500m3。在-430水平设计9台水泵，分别为：3台MD720-60*9、3台D500-57*9、3台D500-57*4。其中D500-57*4为分排泵，是将水排到-260水平。在正常情况下使用MD720-60*9、D500-57*9、D500-57*4水泵各一台，其他为3台备用，3台检修。设计2个水仓，一个使用一个备用，其总容积为7600m3。

2.多级离心泵结构及原理

结构说明：泵的定子部分由吸入段、中段、吐出段及轴承部件等组成，泵的入水口水平方向，吐出口为垂直向上[2]。

吸入段、中段、吐出段系通过拉紧螺栓进行拉紧固定的，两端轴封采用软填料或机械密封，并引入水封水加以水封，以防止外界空气进入泵内以及大量液体渗出。

泵的支撑采用滚动轴承结构，结构简单，拆装方便。

转子部分由首级叶轮、叶轮、轴、轴套、平衡盘等组成，叶轮系串联在轴上，两端通过大螺母予以固定。

叶轮、密封环、导叶套以及导叶等零件选用合金铸铁材料，耐磨性好，使用寿命长。

从联轴器方向看，泵为顺时针方向旋转。结构图如图1。

图1 MD500-57*7多级离心泵结构图

原理说明：多级离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。由于离心泵的作用液体从叶轮进口流向出口的过程中，其速度能和压力能都得到增加，被叶轮排出的液体经过压出室，大部分速度能转换成压力能，然后沿排出管路输送出去。这时，叶轮进口处因液体的排出而形成真空或低压，吸水池中的液体在大气压的作用下，被压入叶轮的进口，于是旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体[3]。

3.改造方案

如此大的涌水量，水泵的安全迅速启动至关重要。如果水泵不能正常启动，将给矿井带来不可估量的损失。如何保障水泵的安全迅速启动，其引水装置的可靠性是关键，特别是在作为主要排水的-430泵房尤为重要！原有两台真空泵引水装置在使用过程中，容易出现工人操作失误而造成电机烧坏的情况。经过和有关技术人员的共同研究，设计增加了另外两套可以随时投入使用的引水装置：（1）在每台泵上加装射流管路和射流阀，利用排水管路中的高压水源，使喷嘴处产生高速水流，通过虹吸现象使吸入室产生真空，将低处水仓的水吸入水泵内，再启动水泵。这样既节省水泵的启动时间，也节约了供电成本。（2）在本台水泵排水管路中无存水的情况下利用其他排水管路中的存水通过管路联网为本台水泵灌满引水。（如图2所示，图中红色部分为射流管网）具体施工和使用方法：是在本台泵排水管路的逆止阀上方加焊1寸管路，在管路上安装两个截止阀，一个在联网管路的上方，一个在联网管路的下方，在下方截止阀安装射流阀与压力表。其他水泵施工方法相同。在使用本台水泵管路中的存水时打开本泵的两个截止阀，其余截止阀全部关闭（在平时都是处于关闭状态）这样管路中的高压水通过截止阀和射流阀，并在射流阀的作用下为水泵灌满引水。如果本台水泵管路由于其他原因而无水，操作方法如下：关闭本台水泵联网管路上方的截止阀，打开任何其他有存水管路上的一个截止阀，这样高压水通过打开的截止阀，通过联网管路，和需要开启水泵的截止阀和射流阀为本台水泵灌满引水[4]。

图2 射流引水管网布置图

射流阀工作原理（如图3所示）高压水以流量Q1由喷嘴高速射出时，连续挟走了吸入室2内的空气，在吸入室内造成不同程度的真空，被抽升的液体在大气压作用下，以流量Q2由管6进入吸入室内，两股液体（Q1+Q2）在混合管3中进行能量的传递和交换，使流速、压力趋于拉平，然后经扩散管4使部分动能转化为压力能后，以一定的流速由管道5输送出去。

图3 射流阀结构图

4.结论

射流阀具有结构简单、安装容易、工作可靠、维护方便等优点。经过比较：（1）节约了供电成本，以每台真空引水泵泵5.5kW计算，每年可节约6002kW·h；（2）降低维护的工作量，减少工人的劳动强度；（3）从根本上保障了水泵引水装置的绝对可靠性。也在孟巴矿近几年的实践中保证每台泵能够安全迅速启动，从而保障了矿井的排水安全和安全生产。