淺談離心式水泵引水裝置在孟巴礦的實踐運用

馮大魏

（徐礦集團孟巴項目部，江蘇徐州 221000）

0.概述

孟巴礦是該國的第一個現代化大型煤礦，礦井位于孟加拉國西北部，距離首都達卡約300km，交通比較方便。煤田走向約4.9km，傾斜寬0.3km～1.9km，面積約6.68km2。含煤儲量豐富，地質總儲量約3億t，工業儲量1.5億t，主要開采的Ⅵ號煤層特厚（平均厚度36m），可采煤量8402萬t。設計年產量100萬t，生產年限60年以上。煤質良好：低灰、低硫、高發熱量（6500cal/kg左右），為良好的動力用煤。地質構造較簡單，地層傾角較緩（一般6°～17°），裂隙節理較發育；水文地質特復雜，涌水量較大（1500m3/h～1800m3/h）；地溫（水溫）特高（高達40℃）；礦井瓦斯含量較低；煤層有自燃發火傾向；煤塵有爆炸危險[1]。

1.排水系統設計

由于水文地質復雜，涌水量較大，因此礦井的排水至關重要。在-260水平設計5臺D500-57*6水泵5臺其中1臺使用，2臺備用，2臺檢修。設計2個水倉，一個使用一個備用，其總容積為5500m3。在-430水平設計9臺水泵，分別為：3臺MD720-60*9、3臺D500-57*9、3臺D500-57*4。其中D500-57*4為分排泵，是將水排到-260水平。在正常情況下使用MD720-60*9、D500-57*9、D500-57*4水泵各一臺，其他為3臺備用，3臺檢修。設計2個水倉，一個使用一個備用，其總容積為7600m3。

2.多級離心泵結構及原理

結構說明：泵的定子部分由吸入段、中段、吐出段及軸承部件等組成，泵的入水口水平方向，吐出口為垂直向上[2]。

吸入段、中段、吐出段系通過拉緊螺栓進行拉緊固定的，兩端軸封采用軟填料或機械密封，并引入水封水加以水封，以防止外界空氣進入泵內以及大量液體滲出。

泵的支撐采用滾動軸承結構，結構簡單，拆裝方便。

轉子部分由首級葉輪、葉輪、軸、軸套、平衡盤等組成，葉輪系串聯在軸上，兩端通過大螺母予以固定。

葉輪、密封環、導葉套以及導葉等零件選用合金鑄鐵材料，耐磨性好，使用壽命長。

從聯軸器方向看，泵為順時針方向旋轉。結構圖如圖1。

圖1 MD500-57*7多級離心泵結構圖

原理說明：多級離心泵依靠旋轉葉輪對液體的作用把原動機的機械能傳遞給液體。由于離心泵的作用液體從葉輪進口流向出口的過程中，其速度能和壓力能都得到增加，被葉輪排出的液體經過壓出室，大部分速度能轉換成壓力能，然后沿排出管路輸送出去。這時，葉輪進口處因液體的排出而形成真空或低壓，吸水池中的液體在大氣壓的作用下，被壓入葉輪的進口，于是旋轉著的葉輪就連續不斷地吸入和排出液體[3]。

3.改造方案

如此大的涌水量，水泵的安全迅速啟動至關重要。如果水泵不能正常啟動，將給礦井帶來不可估量的損失。如何保障水泵的安全迅速啟動，其引水裝置的可靠性是關鍵，特別是在作為主要排水的-430泵房尤為重要！原有兩臺真空泵引水裝置在使用過程中，容易出現工人操作失誤而造成電機燒壞的情況。經過和有關技術人員的共同研究，設計增加了另外兩套可以隨時投入使用的引水裝置：（1）在每臺泵上加裝射流管路和射流閥，利用排水管路中的高壓水源，使噴嘴處產生高速水流，通過虹吸現象使吸入室產生真空，將低處水倉的水吸入水泵內，再啟動水泵。這樣既節省水泵的啟動時間，也節約了供電成本。（2）在本臺水泵排水管路中無存水的情況下利用其他排水管路中的存水通過管路聯網為本臺水泵灌滿引水。（如圖2所示，圖中紅色部分為射流管網）具體施工和使用方法：是在本臺泵排水管路的逆止閥上方加焊1寸管路，在管路上安裝兩個截止閥，一個在聯網管路的上方，一個在聯網管路的下方，在下方截止閥安裝射流閥與壓力表。其他水泵施工方法相同。在使用本臺水泵管路中的存水時打開本泵的兩個截止閥，其余截止閥全部關閉（在平時都是處于關閉狀態）這樣管路中的高壓水通過截止閥和射流閥，并在射流閥的作用下為水泵灌滿引水。如果本臺水泵管路由于其他原因而無水，操作方法如下：關閉本臺水泵聯網管路上方的截止閥，打開任何其他有存水管路上的一個截止閥，這樣高壓水通過打開的截止閥，通過聯網管路，和需要開啟水泵的截止閥和射流閥為本臺水泵灌滿引水[4]。

圖2 射流引水管網布置圖

射流閥工作原理（如圖3所示）高壓水以流量Q1由噴嘴高速射出時，連續挾走了吸入室2內的空氣，在吸入室內造成不同程度的真空，被抽升的液體在大氣壓作用下，以流量Q2由管6進入吸入室內，兩股液體（Q1+Q2）在混合管3中進行能量的傳遞和交換，使流速、壓力趨于拉平，然后經擴散管4使部分動能轉化為壓力能后，以一定的流速由管道5輸送出去。

圖3 射流閥結構圖

4.結論

射流閥具有結構簡單、安裝容易、工作可靠、維護方便等優點。經過比較：（1）節約了供電成本，以每臺真空引水泵泵5.5kW計算，每年可節約6002kW·h；（2）降低維護的工作量，減少工人的勞動強度；（3）從根本上保障了水泵引水裝置的絕對可靠性。也在孟巴礦近幾年的實踐中保證每臺泵能夠安全迅速啟動，從而保障了礦井的排水安全和安全生產。