机械毕业设计74矿用流体机械设备选型计算

毕业设计任务书 一、 毕业设计题目 80 万 矿用流体机械设备选型计算 二、 毕业设计提供的原始数据资料 排水设备选型计算 某竖井井深 300m，正常涌水量 zq =200/ hm /3 。最大涌水量maxq=350/ hm /3 ，最大涌水期为 65天，矿水中性，涌水重度 =10000 3/mN ，试选择一可行的排水方案。 通风设备选型计算 某矿井开采初期负压为 2000Pa，末期为 3500 Pa，所需风量 Q=75 sm3 。若风井兼作箕斗井，试选择风机并确定初期和末期的实际工况点。 空压机设备选型计算 已知某矿年产量 80万吨，达到设计产量时，共有八个采掘工作面，输送管道布置如图所示，各班风动工具见表，试选择空压机形式、台数及各段输气管直径。 各风动工具表 一班 二班 三班 HP2 -5 G-7 TY-30 HP2 -5 G-7 TY-30 HP2 -5 G-7 TY-30 N1 4 2 4 2 N2 4 2 4 2 N3 1 4 2 4 2 N4 4 2 4 2 1 N5 4 2 4 2 N6 1 4 2 4 2 班 次 机 具 型 号 工 作 面 三、 毕业设计应完成主要内容： 1、说明书： （ 1）分析说明设备 的结构和工作原理； （ 2）完成设备整体选型计算； （ 3）完成对各设备的使用、维护和故障诊断； 2、图纸 （ 1） 总体 设计完整、图纸表达清晰、标注采用国家最新标准； （ 2）完成整机装配图纸设计，保证结构方案确定最优化； （ 3）完成各设备的机房布置图； 四、毕业生应提交的毕业设计资料要求 1、说明书： （ 1）毕业设计说明书必须打印成册； （ 2）同时提交电子文档； （ 3）电子文档的格式是； .说明书必须是 Word,DOC和 EXCEL,XLS .图纸提交的电子文档资料必须是 AUTOCAD.Dwg 的格式 （ 4）邮箱地址（ E-Mail） : 2、 图纸 ： （一）设备图 （ 1）排水设备布置图 1 张（ A0) （ 2）通风设备布置图 1 张（ A0) （ 3）空压机房设备布置 图 1 张（ A0) 注意：手工给图不得 少于三分之一，其余为 AUTOCAD.DWg 绘制。 （二）说明书一份 （不少于 2 万字） （三）电子文档资料 （全部） 五、 设计进度安排（从第二 周起） 序号 时间 周次 设 计任务完成的内容及质量要求 1 3 月 11 日 3 月 17 日 第 3 周 查阅资料，了解设备的工作机理及加工技术 2 3 月 18 日 3 月 24 日 第 4 周 方案制定 3 3 月 25 日 3 月 31 日 第 5 周 各设备的选型设计 4 4 月 01 日 4 月 07 日 第 6 周 各设备的选型设计草图绘制 5 4 月 08 日 4 月 14 日 第 7 周 草图绘制 6 4 月 15 日 4 月 21 日 第 8 周 绘制机房设备布置图 7 4 月 22 日 4 月 28 日 第 9 周 绘制机房设备布置图 8 4 月 29 日 5 月 05 日 第 10 周 设计、编写说 明书 9 5 月 06 日 5 月 12 日 第 11 周 修改说明 六 、主要参考文献资料 1、工具书： （ 1）机械设计手册 （ 2）机械零件设计手册续编 （ 3）国外采煤工作面综合机械化设备 （ 4）煤矿机械设计手册（上、下） 上海煤矿机械研究所 （ 5）矿山固定机械手册 煤炭工业出版社 2、 参考资料： （ 1） 煤矿设备管理使用手册 （ 2） 零件图、说明书 （ 3） 教材 七、签字栏 签 字 栏 毕业生 姓名 徐程 专业 矿山机电 班级 10 矿山机电 4 班 要求设计工作起止日期 2009 年 3 月 11 日 2010 年 5 月 12 日 教师审核 指导教师（签字） 日期 2013 年 月 日 教研室主任审查（签字） 日期 2013 年 月 日 系主任批准（签字） 日期 2013 年 月 日 目录 1、排水设备选型计算 1.1 排水设备的结构和工作原理 1.1.1 水泵的工作原理 1.2 排水设备的选型计算过程 1.2.1 选定排水方式 1.2.2 预选水泵的型号与台数 1.2.3 选择管路系统 1.2.4 计算管路特性 1.2.5 校验计算 1.2.6 计算允许吸水高度 1.2.7 电动机功率的计算 1.2.8电耗计算 1.3 排水设备的使用、维护、故障诊断 1.3.1 水泵的使用： 1.3.2 排水设备的故障诊断及处理 1.3.3 水泵的维护 2、通风 设备的选型计算 2.1 通风设备的结构和工作原理 2.1.1 风机的工作原理 2.2 通风设备的选型计算过程 2.2.1 计算风机必产生的风量和风压 2.2.2 选择风机 2.2.3 确定工况点 2.3 通风设备的使用、维护、故障诊断 2.3.1 通风机的使用 2.3.2 通风机的常见故障及诊断处理 2.3.3 通风机的维护 3、空气压缩机的选型 计算 3.1 空压机的结构和工作原理 3.1.1 空压机工作原理 3.2 空压机设备的计算过程 3.2.1 计算矿井所需的供气量 Q 3.2.2 估算空压机必须的出口压力 3.2.3 选择空压机的型号和台数 3.2.4 选择输气管径 3.3 空压机设备的使用、维护、故障诊断 3.3.17L-100/8 空压机的使用 3.3.2 故障排除 3.3.3 空压机的维护 结论 参考文献 工具书： 机械设计手册 机械零件设计手册续编 国外采煤工作面综合机械化设备 煤矿固定机械手册煤炭工业出版社 参考资料： 煤矿设备管 理使用手册 零件图、说明书、教材 致谢 我 在设计（论文）期间都是在 郭晓娥的 教授全面、具体指导下完成进行的。 郭 老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风使学生受益非浅，并终生难忘。 感谢 郭晓娥 副教授等在毕业设计工作中给予的帮助。 感谢我的学友和朋友对我的关心和帮助。 毕业设计说明书 矿用液体机械设备选型计算 （一）排水设备 选型计算 毕业设计提供的原始数据资料 某竖井井深 300m，正常涌水量 zq =200/ hm /3 。最大涌水量maxq=350/ hm /3 ，最大涌水期为 65天，矿水中性，涌水重度 =10000 3/mN ，试选择一可行的排水方案。 1、 排水设备的结构和工作原理 结构： 排水设备主要包括：水泵、配套电机、管路及其附件。 工作原理 ： （ 1） 水泵的工作原理我们以单级单吸离心水泵为例： 单级单吸离心式水泵由叶轮、主轴、机壳等组成。当叶轮随主轴旋转时，叶片间的液体也随叶 轮旋转而获得能量，从叶片之间的开口处甩出，进入机壳，通过出液口排出。叶片间液体被甩出后，叶轮中心部分的压力就要降低，当压力降低到能将外部液体吸入时，吸入的液体就能从轴向流入叶轮。叶轮连续旋转，就能连续输出有压液体。 （ 2） 附件： 带过滤网的底阀： 用来滤去水中的木屑等固体颗粒，以防吸入泵内阻塞流道或损坏泵的有关设备。底阀用来挡住水泵启动前充入吸水管道内的水泄漏，当水泵启动后自动打开底阀。 因底阀会增大吸水阻力，一般只用在中、小型水泵中。大型水泵通常没有底阀。此时采用射流历史意义或水环式真空泵进行抽气灌水。 闸阀： 一般情况下吸水管道路上不装闸阀。但是，当泵的吸水管道与其他管道相连，或者处于正压进水的情况下，吸水管道上应装设闸阀。排水管路必须装闸阀，用来调节泵的流量，启动时应将此阀关闭。 闸阀 也可以控制泵与水管的通路 ，逆止阀上方两侧的两个阀，两阀一启一闭可以控制由哪一条水管排水 。 逆止阀： 按装在闸阀上方，水只能自下而上，而不能从上往下流，从某种意义上说它是一个单向阀。作用是用来阻止排水管路中的水倒流。特别是排水高度较大时，由于停电等事故，使水泵突然停止工作时，排水管中水突然返流形成水击，容易损坏水泵。 真空表： 连接在 泵的吸入口法卡接头上，用来测定泵的进口真空。 压力表： 连接在泵的出口法卡接头上，用来测定泵的 出口的压力。 2、排水设备的选型计算 选型设计时要贯彻执行煤矿安全规程和煤炭工业设计规范，在保证及时排除矿井涌水的前提下，使排水总费用最小，选择最优方案。在具备上述原始资料的条件下，设计的步骤如下。 （ 1）选定排水方式 在煤矿生产中，单水平开采通常采用集中排水，两个水平同时开采时，应根据矿井的个体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维修管理等因素，经过技术和经济比较后，确定最合理的排水系统。 从给定 的条件，只需要在井底车场附近设立中央泵房，将井底所有涌水直接排至地面。 （ 2） 预 选水泵的型号与台数 根据煤矿安全规程的要求，水泵必须有工作、备用和检修水泵，其中工作水泵应能在 20h 内排出矿井 24h 的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。备用水泵的排水能力应不小于工作水泵排水能力的 70%。工作和备用水泵的总排水能力，应能在 20h 内排出矿井 24h 的最大涌水量。检修水泵的排水能力应不小于工作水泵排水能力的 25%。水文地质条件复杂或有突水危险的矿井，可根据具体情况，在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另外增加 排水能力。 水泵必须具备的总排水能力 根据煤矿安全规程的要求，在正常涌水期，工作水泵具备的总排水能力为： 正常涌水期 BQ 1.2zq =1.2 200=240 3m /h 在最大涌水期，工作和备用的水泵总排水能力为： 最大涌水期maxQ 1.2maxq=1.2 350=420 3m /h 式中 BQ 工作水泵具备的总排水能力， 3m /h maxBQ 工作和备用水泵具备的总排水能力， 3m /h zq 矿井正常涌水量， 3m /h maxq 矿井最大涌水量， 3m /h 水泵所需扬程的估算 由于水泵和管路均未确定，因此就无法确切知道所需的扬程，一般可由下面两个公式中任选一个来估算： )s in 2.01.01( CB HH 或 BH = cH /g 式中 cH 测地高度，即水仓最低水位至排水管出口间的高度差，一般可取cH=井底与地面标高差 +4（井 底车场与水仓最低水位距离）， m 管路倾斜 架设时的倾角； g 管路效率。当管路架设在立井时，g=0.90.89;当管路架设在斜井 ,且倾角 30时 , g=0.830.8；当 =30 20时，g=0.80.77；当 20时，g=0.770.74。 bH=cH/g =9.04300 =337.8m 初选水泵 水泵型号的选择，依据计算的工作水泵排水能力 BQ 和估算的所需扬程及原始资料给定的矿水物理化学性质和泥砂含量，从产品样本中挑选所有能够满足排水要求、工作台可靠、性能很好、符合稳定性工作条件、价格低的所有型号的泵。若 PH 5 时，在进入 排设备前采取降低水的酸度措施在技术上 有困难或经济上不合理时，应选用耐酸泵；若矿泥砂含量太大，应考虑选择 MD 型耐磨泵。符合上述条件的可能有多种型号，应全部列出，待选择了配套管路并经过技术经济性比较后，最终确定出一种型号的泵。 水泵级数的确定。 水泵级数可根据估算的所需扬程和已选出的水泵单级扬程用下式计算： I= BH /iH式中 iH 单级水泵的额定扬程， m。 应该指出，计算的 i 值一般来说不是整数， 而级数只能是整数，取大于 i 的整数当然可以满足要求，但取小于 i 的整数有时也能达到要求，此时应同时考虑两种方案，通过技术经济比较后，方能确定级数。 水泵台数的确定。根据煤矿安全规程的规定，当 zq 50 hm /3 时，若工作水泵的台数为 1n ，则备用水泵的台数为 2n ， /2n =0.7 1n 和 /2n =1.2 maxq /Q- 1n (Q 为泵的旧管工况流量 ,求得工况点前可用额定流量预选 )两个计算值中取较大值 ,然后再偏上取整值 .检修水泵的台数 3n =0.25 1n 偏止取整值 ,因此水泵的总台数 n= 1n + 2n + 3n 。 由于水文地质条件复杂的矿井，可根据情况增设水泵台数或泵房内预留安装水泵的位置。 从泵产品目录中选取 D45-600 5型号泵，额定流量eQ=320 3m /h,额定扬程eH=550m。 则：工作泵台数 1n eBQQ =320240=0.75,取 1n =1. 备用泵以台数 2n 0.7 1n =0.7 1=0.7,故取 2n =1。 检修泵台数3n 0.25 1n =0.25 1=0.25,取3n=1。 因此共选择三台泵。 （ 3） 选择管路系统 根据 煤矿安全规程的 规定，水管必须有工作的各备用的，其中工作水管的能力应能配合工作水泵在 20小时内排出矿井 24小时的正常涌水量。工作台各备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在 20 小时内排出矿井 24 小时的最大涌水量。涌水量小于300 3m /h的矿井，排水管也不得少于两趟。 排水管路趟数在满足煤矿安全规程的前提下，在井筒内布置以不增加井筒直径为原则，一般不宜超过四趟。 泵房内管路布置的选择 泵房内管路布置主要取决于泵的台数和管路趟数，煤矿中常用的布置方式有三台泵二趟管路和五台泵三趟管 路。 管路趟数 根据泵的总台数选择三 台泵二 趟管路系统，一条管路工作，一条管路备用。正常涌水时，一台泵向一趟管路供水。最大涌水时，两台泵同时工作就能达到在 20h 排出 24h 的最大水量。故可用两泵向两趟管路供水，从而可知每趟管内流量gQ=等于泵的流量。 管路布置如图 初选管径 选择排水管径就是针对一定的流量寻找运转费用和初期投资费用两者之和最低的管径。由于管路的初期投资费用与管径成正比，而运转所需的电耗与管径成反比。因此若管径选择偏小，水头损失大，电耗高， 但初期投资少；若管径选择偏大，水头损失小，电耗低，但所需的初期投资费用高。因此，管径是确定运转费用和初期投资费用在总费用中所占比重的决定因素，选择时应综合两方面考虑找出最佳的管径。通常用试取管内流速的方法来求得，其计算公式为： /pd=pguQ36004 =0.0188pguQ 排水管内径由式 /pd =pguQ36004 =0.0188pguQ =0.01882.25.1320 =0.2270.276m 式中 /pd 排水管内径， m； gQ 通过管子的流量， 3m /h; pu 排水管内的流速，通常取pu=1.52.2m/s，在这个速度范围内工 作较为经济，故称经济流速。 从附表中预选 250 10 钢管，则排水管内径pd=245-2 10=225mm。 由于钢管规格以外径为基准形成系列，同时对同一外径有多种壁厚，因此，选择管材时，根据井深试选标准管径。 选择 管路材料 选择管材的主要依据是管道所需承受的压力。由于矿井排出的水一般进入水渠，因此压力与井深成正比。通常情况下，井深不超过 200m，多采用焊接钢管；井深超过 200m 时多采用无缝钢管。 确定管壁厚时，将排水管路看成为密闭容器，根据力学中最大 变形的理论，用厚壁圆筒分析方法得出钢管壁厚计算公式： 0.5pd(ppzz 3.1 4.0-1)+C 由于井深远大于 200m，确定采用无缝钢管。 验算壁厚 由式 0.5pd(ppzz 3.1 4.0-1)+C=0.5 22.5(8.337011.03.1808.337011.04.080 -1)+0.15=0.86cm 1.0cm，因此选壁厚合适。 式中 pd 所选标准管径， cm； z 许用应力。取管材抗拉强度 b 的 40%，即 z =0.4 b ， Mpa； C 考虑运输和其他原因形成的表面损伤的附加厚度。焊接钢管 C=0.2cm，无缝钢管 C=0.10.2cm。 选择吸水管的管径 根据选择的排水管的管径，为了提高吸水性能，防止气蚀发生，吸水管 直径一般比排水管直径大一级，流速在 0.81.5m/s 范围内，因此，吸水管内径应为 /xd = /pd +25 310 m 由于钢管规格以外径为基准形成系列，同时对同一外径有多种壁厚，因此，选择管径时，根据井深试选标准管径。则：吸水管 预 选用 299 5无缝钢管。 验算流速，校合选型 xu=243600 xdQ =2289.043600320 =1.36m/s 在上速的范围内，选管合适。 （ 4） 计算管路特性 管路布置如 上 图 ， 可使任何一台水泵都可以经过两趟管路中的任一趟。 估算管路长度 排水管长度可估算为 pl=cH+（ 4050） =494504m，取pl=500m， 吸水管长度可估算为 xl=7m。 阻力系数的 Rt 的计算 计算沿程阻力系数，对吸 、排水管分别为 x=3.0021.0xd=3.0289.0021.0 =0.0305 p=3.0021.0pd=3.0225.0021.0 =0.0329 局部阻力系数 ,对于吸、排水管路附件其阻力系数分别列于下面表中。 吸水管附件名称 数量 系数值 底阀 1 3.7 90弯头 1 0.294 收缩管 0.1 x=4.094 排水管附件名称 数量 系数值 闸阀 2 0.26 2=0.52 止回阀 1 1.7 四通 1 2 1.5=3 90弯头 4 0.294 5=1.47 直流三通 4 0.7 4=2.8 扩大管 1 0.5 30弯头 2 0.29432=0.196 p=10.186 管路阻力系数 Rt=g28(5xxx dl +5ppp dl +4xxd +4ppd )= 807.982 (0.03055289.07 +0.03295225.0500 +4289.0094.4 +4225.0186.10 )=377.4 52 /ms =2.91 525 /10 mh 式中 xL 、pL 吸、排水管的长度， m； xd 、 pd 吸、排水管的内径， m； x p 吸、排水管的沿程阻力系数，对于流速 1.2m/s 其值可按舍维列夫公式计算如下： 3.0021.0d； x 、 p 吸排水管 附件局部阻力系数之和， 其值可查表得。 管路特性方程 新管 1H =cH+Rt 2Q =454+2.91 2510 Q 旧管 2H =cH+1.7Rt 2Q =454+4.947 2510 Q 绘制管路特性曲线，确定工况点，根据求得的新、旧管特性方程取八个流量值求职得相应的损失。 如下表 Q/ 13 hm 100 150 200 250 300 350 400 450 mH /1 454 3 454 7 455 2 455 9 456 6 457 6 458 7 459 9 mH /2 454 5 455 1 456 457 1 458 5 460 1 461 9 464 将得的两条管路阻力特性曲线画在与配套的水泵扬程流量曲线上。由于一般样本上泵的性能曲线是指单级泵的性能曲线，因此，必须是串联后的扬程流量曲线比例相同。当管路阻力曲线与泵的扬程曲线按同一坐标画在一起时，其交点即为工况点，从工况点就可以求得新管工况点参数值 1MQ 、 1MH 、 1M 、 1MHs 、 1MN 和旧管 工况点参数值 2MQ 、 2MH 、 2M 、2MHs 、 2MN 。根据煤矿井下排水设计技术规定，水泵工况点的效率 1M 、 2M 一 般 不低于 70%，允许吸上真空度不宜小于 5m。 利用表中各点数据绘出管路特性曲线如下图所示， 新旧管网特性曲线与 扬程特性曲线的交点分别为 1M 和 2M ，即为新旧管工况点，由图可知：新管工况点参数为 1MQ =480 hm/3 1MH =468m 1M =0.75 1MHs =5.3m 1MN =950kw，旧 管 工 况 点 参 数 为 2MQ =460 hm/3 2MH =470m 2M =0.79 2MHs =5.7m 2MN =980kw， 因 1M 、 2M 均大于 0.7，允许吸上真空度 1MHs =5.3m，符合规范要求。 （ 5）校验计算 由旧管工况点验算排水时间 旧管状态时每台水泵的流量最小，因此应按旧管工况点校核。 正常涌水时，若采用一泵一趟管路排水，则： zT =2124MzQn q=4601 20024=10.43h 20h 最大涌水时，采用 2 泵 2 管排水 。最大涌水时，工作水泵 1n 台与备用水泵 2n 台同时工作的排水时间为： maxT=221max)( 24MQnnq=460)11( 30024 =7.8h 20h 经济性校核 工况点效率应满足 1M 0.85 max 2M 0.85 max 1M =0.75 0.85 max =0.85 0.8=0.68 2M =0.79 0.68 稳定性校核 cH (0.9 0.95)i0H0H单级零流量扬程。 cH=454m 700 0.9=630m。 （ 6）计算允许吸 水高度 新管时，允许的吸水高度最小，因此根据求得的新管工况点sMH及当地的湿度用下式计算： xH1sMH-10+ap -np +0.24-g28(5xxx dl +41xxd ) 21MQ 取ap=9.8 104ap,np=0.235 104ap， 34 /101 mN 上式 xH 5.3-10+4410108.9 +0.24-807.982 5289.070305.0 +4289.01094.4 (3600480 )2 =10m 求得的xH不能太小，一般以不小于 3.5m为宜 ,否则水仓设置困难 ,这时需考虑采用其他措施补救 .而上式满足说明设制合理。 （ 7）电动机功率的计算 为确保运行可靠，电动机功率应由新管工况点确定，其计算 公式如下： 由式 /dN=Kd11136001000MMM HQ 或 /dN =Kd 1MN 式中 Kd 电动机容量富余系数，一般当水泵轴功率为 10 100kw 时，取 Kd=1.11.2；当水泵轴功率大于 100 kw时，取 Kd=1.1 。 电动机应根据计算出的功率 /dN向上靠样本的电动机功率选取。 根据产品样本向上靠样本的电动机功率选取dN=1250kw。 （ 8）电耗计算 全年排水电耗 由式 E=wdcMMM HQ 22236001000 （ nz Tz rz +nmaxTmaxrmax） kw Yh/ 式中 nz 、 nmax 年正常和最大涌水期泵工作台数； rz 、 rmax 正常和最大涌水时期泵工作昼夜数； Tz 、 Tmax 正常和最大涌水时期泵每昼夜工作小时数； d、w c 电机效率，电网效率，传动效率。 由上式得 E=95.095.0179.036001000 470460108.93 1 10.43 (365-65)+2 7.8 65=3.420 106 kw Yh/ 吨水百米电耗校验 100te=cwdcMM HH 22673.3=gwdcM 2673.31 =45495.095.079.0637.3 470 =0.395 0.5kw )100/( th 吨水百米电耗与水泵效率、传动效率、电动机效率、管路效率的乘积成反比，它反映了矿井排水系统各个环节的总效率，是一种能够比较科学、全面地评价排水设备运行情况的经济指标。煤矿井下排水设计技术规定规定 ，排水设备吨水百米电耗应小于 0.5kw h ，则该水泵的选取不是低效设备，可以使用。 （ 9）按排水总费用最小原则确定最优方案 排水总费用主要包括水泵运行费用、设备初期总投资、初期基建总投资和其他费用。为了寻找最优方案，应对满足可行性条件的每一种方案分别计算上述四项费用。总费用最小的方案，就是最优方案，即为选型设计时应采纳粹的方案。 经计算后得出，上述的方案：采用三台泵二趟管路，三个水泵一台工作，一台备用一台检修的方案，合理又经济，所以以上的选型 正确。 3、排水设备的使用、维护和故障诊断 水泵的使用： 泵的启动： 启动前，先对泵进行检查，各部件连接牢固，泵轴转动灵活，吸水滤网无堵塞，然后盘车，务使其转动灵活无卡住现象。继而向泵腔和吸水管注满水，以排出泵腔内的空气，关闭排水管上的截止阀，即可开动电动机。当泵的转速达到正常转速同时电流表读数回落后，逐渐开启截止阀，并固定在适当的开度，进入正常工作。 泵的停止： 水泵停止时，应先关闭排水闸阀，然后再停电机，这样做是为了防止发生水击。水泵停开时间较长，则应放掉泵内的存水，以免泵内生锈。 排水设备的故障 诊断及处理 故障可分为两类： 一、泵本自身的机械故障。 二、排水系统的故障，因为泵不能脱离排水系统而孤立工作，当排水系统发生故障时，虽不是泵身的故障，但能在泵上反映出来。 判断 故障的基本方法是观察泵工作时压力表和真空表读数的变化，既能了解泵是否发生故障，又可进一步抓住它的实质，以达到准确有时地排除故障。还可以从听声、看电流表的变化等方法帮助判故障。 造成泵故障的原因很多，归纳起来有四个方面，它们是： 泵内有气，吸水管堵塞，排水管破裂。可归纳为三个字：气、堵、裂。 （ 1） 泵内有气 两表特征： 真空表和压力表 读数都比正常小，常常不稳定，甚至降到零，这是因为泵进入空气之后，压头显著降低，流量也急剧下降的缘故。 故障原因及 排除方法：泵内有气是由吸水系统不严密引起的。容易发生漏气的部位及原因有：吸水管系统连接处不严；填料箱密封不严；真空表接头松动；吸水口淹没水中过少等等。 此处，当吸水管和泵安装不合适时，由于吸水管最高处不能完全充满水，有空气憋在里面，泵也可能不能正常工作。 应特别注意的是，离心泵转速降低或反转，也有类似征兆，两表读数偏小，但比较稳定。 （ 2） 吸水管堵塞 两表特征：真空表读数比正常大，压力表读数比正常 小。 故障原因及排除方法 吸水管堵塞的原因有：吸水管插入太深，由于吸水井淤泥太多，没有及时清理，底闸与泥接触；滤网太脏；底阀未能全打开等等。 （ 3） 排出管堵塞 两表特征：压力表读数比正常大，真空表读数比政党小。 故障原因及排除方法：排水闸阀未打开或开错阀门。 （ 4） 水泵叶轮堵塞 两表特征：压力表和真空表读数均比正常读数小。 排除方法：清理叶轮 （ 5） 排水管破裂 两表特征：一般是压力表读数下降，真空表读数突然上升。 故障及排除方法 排水管破裂的原因，管路焊接质量不高、钢管锈蚀严重、操作中锰开锰 关闸阀而引起水击等等。最根本的原因是思想上的麻痹大意，只要严格执行操作规程，认真检查管路的锈蚀情况并定期试压，就能避免事故的发生。 （ 6） 泵产生汽蚀 一般来讲 真空表和压力表读数常常不稳定，比正常小，有时甚至降到零。 但由于引起泵产生汽蚀的直接原因不同，所以两表的变化规律也不完全相同，例如： 1、若吸水管严重堵塞时，使真空表读数增大，但真空度过大，超过泵的允许吸上真空度时，便会引起汽蚀，这时真空度降低，甚至降到零。 2、若泵的允许吸上真空度本来就低（或泵安装的过高），刚打开排水闸阀就可能产生汽蚀，这时真空度不不定是 先增加后降低，往往是一开始就低下来，甚至为零。 防止和消除汽蚀应从设计和使用两方面考虑： 1、 从泵的设计上看，应尽量减少允许汽蚀余量，从而使 H 值增大。 2、 从吸水装置的设计上看，一是尽量减小吸水管路水头损失，即减少吸水管长、减小吸不管附件（如底阀）、增大吸水管径；二是减少实际安装高度 / 3、 从操作使用上看，减少吸水管路损失。具体方法是关小泵排水闸阀，使系统的流量减少，吸水管 的水头损失随之减小。 水泵的维护 为提高水泵的完好率和维修质量，使水泵保持良好的工作状况，特制定本规范。 职责划分： 1.2.1 日常保养 (属经 常性工作 )由管理单位运行值班人员与维修人员负责。 .日常保养 . 检查水泵电源导线 ,是否有老化 ,破皮 ,电源线铜芯外漏 .此种情况如果电源线在岸上 ,可以包裹的就包裹 .如果是在水里最好是更换电源线 .经常检查水泵叶轮是否有泥土 ,异物等堵住出水叶轮或是出水口 ,检查水泵运转时声音是否良好 ,如果有杂脆声 ,说明水泵轴承损坏 ,需要检修 ,加油 ,更换 .检查水泵运转时是否漏电 .如果漏电请送维修部门检修 . 保养的还包括： 1 经常检查缺 不 缺油 轴承是否运转正常 2 联轴器是否正常 3 吸入管路是否漏水漏气 4 平衡管是否阻塞 5 出水压力是否正常 6 是否震动过大 7 轴承基座是否过热 8 手动盘车是否灵活 9 泵基座是否牢靠 10 有填料的密封经常添加 紧固 更 换轴套 1.2.2 定期维护 (属阶段性工作 )由维修单位检修人员负责 ,。 1.3 检修周期： 1.3.1 日常保养属经常性工作除特殊规定以外每班应进行检查和维护。 1.3.2 在一般情况下，每年进行一次吊泵解体检修。出水量减少或振动较大，有异常声音时，则必须及时进行解体检修。 1.4 检修标准 : 按设备制造厂要求执行，无要求的按本规范标准执行。 2.日常维护保养： 2.1 运转过程 中 ,必须观察仪表读数及泵的振动和声音是否正常 ,发现异常情况 ,及时处理； 2.2 每季度测量深井的静、动水位 ,第一级叶轮必须浸入动水位以下 3 5m。 3.定期维护保养 : 将电机和水泵拆开；清洗零部件，除去锈蚀，并检查零部件的磨损情况。如无问题，涂刷防锈漆后可将水泵和电机重新装配起来，继续使用。如零部件有损坏或磨损严重，要进行大修，修理或更换零部件，再将水泵和电机装配起来。 3.1 电泵的外观检查与保养 : 电泵提井将水泵和电机拆卸开后，先从外部检查水泵和电机，将电泵的外部用水清洗干净后再检查： 3.1.1. 电泵表面的防锈漆是否脱落。联轴器，轴伸，联接法兰，外壳等零件外部是否生锈腐蚀。防锈漆脱落应用砂纸打磨平整，擦拭干净后重新涂刷。零件表面的生锈可用砂纸打磨掉，擦拭干净后抹上机油。 3.1.2.外部零件是否有碰坏与损伤，轻则修复重则要进行更换。 3.2 水泵零部件的检查与保养 : 拆开水泵，将零部件用煤油或汽油清洗干净后再进行检查与保养，注意橡胶轴瓦要用水清洗。 3.2.1 轴承的检查与保养 : . 检查轴承表面是否有裂纹，磨损与偏磨等情况。水泵经使用后轴瓦均匀的磨痕属正常情况；如果是磨 损严重或偏磨，必须查明原因排除故障或更换新轴承。 . 轴承间隙的检查：用千分尺测量出轴瓦的内孔直径 Db 和轴套的外经 DS，轴承间隙 1值为： 1 =Db -DS (毫米 ) 中小容量的潜水泵轴承间隙 1值在 0 3 0 5 毫米范围内。小值对应于小容量的水泵；大值对应于中等容量的水泵。轴瓦或轴套磨损后，轴承间隙不超过 0 45 0 7 毫米时，经维护水泵可照常使用。间隙超过了上面的范围，必须更换新轴瓦或配用轴套。 （二、）通风设备 设计提供的原始数据资料 某矿井开采初期负压力 1500pa,末期为 2200pa,所需风量 Q=85 3m /s。若风井兼作箕斗井，试选择风机并确定初期和末期的实际工况点。 1、通风设备的结构和工作原理 结构由：风机、通风网路、辅助装置构成。 工作原理： 风机的工作原理以轴流式风机的工作原理为例。 轴流式风机的主要零部件叶轮、主轴、机壳，叶轮同办毂和叶片级成。当主轴带动叶轮旋转时，叶片间的气体从旋转的叶轮中获得了能量，从轴向流出，同时叶轮入口处形成负压，使外界空气 由轴向流入叶轮。叶轮连续旋转，就源源不断地输出有压气体。 离心通风机的结构主要是由离心叶轮、集流器、喁壳和叶轮轴等组成。 而离心风机工作原理与离心水泵相似，在离心叶轮转动时，叶轮叶片间的气体在离心力的作用下，由叶轮中央向四周运动，气体获得一定的压力和动能。在叶轮中心处形成低压吸入气流，而在蜗壳出口处形成高压排出气体，气流随着叶轮的转动而源源不断地吸入和排出。由于气体在粘度、比重等方面都与液体不同，故风机蜗壳与离心水泵蜗壳在尺寸、截面形状上都不一样。 集流器与进气箱 集流器与进气箱是风机进风口的 两种形式，其作用是保证气流均匀加速并充满叶轮进口，减少气流在进入叶轮过程中的能量损失，提高风机效率，降低噪声。 集流器也有进风口，它的小直径端与叶轮进口相对应。集流器的曲面形状有多种，高效率风机广泛采用弧形、圆锥形和锥弧形等几种形式。 集流器与叶轮之间的间隙 可以是径向和轴向间隙。径向间隙气体泄漏不会破坏主气流的流动情况，性能 较好。装有恰当结构形式的集流器，风机的整体效率可提高 3%4%。 一般取 0。 02D，式中 D 叶轮外径（ mm）。 进气箱在生产中常由于工艺或设备及管网布置上的原因，在通风机进口之前需接一弯管，这样因气流转弯，致使叶轮进口截面上的气体流分布很不均匀。为 改善这种状况，在大型离心通风机的进口集流器前一般都装有进气箱。 通风机装高进气箱后，效率会下降，特别是在进气箱设计不当时，效率下降更多。 进口导流器 为扩大大型离心通风 机的使用范围和提高调节性能，在集流器或进气箱内还装有进口导流器。通过调节进口导流叶片的开启角度，可调节风机进风量的大小和进风气流方向，相应改变风机的工作特性， 以风机风压、流量和率进 行调节。 辅助装置主要由扩散器、消声装置、返风设备。 扩散器： 通风机出口的气流速度很大，动压很高。扩散器就是装于风机出口的一个断面逐渐扩大的流道， 其作用是回收部分动压，以提高风机装置的静压。 小型风机一般自带扩散器，大中型风机的扩散器可由厂家提供，也可由用户根据实际使用条件和安装地点自行设计。 消声装置： 通风机动转时会发生很大的噪声（有的高达 120dB 以上），直接影响到人们的工作、休息、和身体健康。为保护环境，必须取有效措施把噪声降到允许范围。 风机的噪声主要是有涡流噪声和旋转噪声。 涡流噪声是气流在 叶道中流动时产生旋涡并脱落，使得气流与叶片之间的作用力产生波动而引起噪声。低压风机以涡流噪声为主。旋转噪声是由于叶片周期地拍击气体而引起压力脉动所产生的噪声。高压风机以旋转噪声为主。 轴流风机与离心风机比较，当叶片数和圆转速成度相同时，两者的低频噪声相差不大，但前者的高频成分大于后者。一般来说，离心风机噪声的主要成分是中、低频，轴流风机的则为中、高频。 风机噪声的可靠资料一般应通过实验测定。但缺少可靠数据时，也可根据机械工业部部颁标准通风机噪声限值估计。 降噪方法： 当风机的噪声超过允许值时，必须采取相 应的降噪措施，常用的有消声和隔声。 消声是利用消声器将声源产生的部分声能吸收，使向外幅射的声能减少。 消声器的种类很多，但用于通风机的大都是阻性（即利用声阻进行消声的）消声器。它对高、中频噪声具有较好的消声效果。 消声器都是用消声板按一定方式排列构成的。依消声通道的形状，可将消声器分为排列式、蜂窝式和管式等。 管式消声器一般只用于小型轴流风机中。 消声器只对某一频率范围的噪声具有较好的消声效果。每种消声器都有其上限频率和下限频率。 上限频率 f2=1.85C/b2（ Hz） 下限频率 f1= C/b1（ Hz） 式中 C 音速，常温下可取 C=340 sm/ 2b 消声通道直径或有效宽度， m 1b 吸声材料厚度， m 系数，与吸志材料性质有关，可查表得知。 矿井主通风机的消声器通常安装在扩散器之后，在出口拐弯处的周围安放由消声板构成的消声弯头。消声板的制造也很简单，在两穿孔的薄钢板间填充吸声材料即得。穿孔的排列多为正 方形和三角形，穿孔率一般为 20%30%。 隔声： 用吸声材料将声源与外界隔离，以减少向外幅射的声能。通常是在风机外壳加盖消声饰面。 反风装置 为确保矿井生产安全，规程规定，矿井主通风设备必须具有使井巷中风流反向的功能。而且返风量不能低于正风量的 60%。返风任务就是由反风装置完成的。 近年来国产的矿用轴流风机（如 2K60， GAF 以及 KZ 系列等）都具有使叶轮反转返风的功能，且返风量不低于正风量的 60%。当风机不具有这种功能时，必须采用反风道返风。 2、通风设备选型计算 （ 1）计算风机必产生的风量和风压 由原始资料得知，矿井所需风量 Q0，开采初期和末期的负压 minstp 和 maxstp ，并不包括 漏风和辅助装置中的压力损失。但在选择风机，应将这些因素考虑进去。为此风机应产生的风马牛不相及量是： Qe=KQ0式中 Q0 井下所需的风量； K 漏风系数。当风井不作提升用时， K=1.11.5;兼作箕斗井时 ,K=1.151.2;罐笼时 ,K=1.251.3。 因兼作箕斗井，取漏风 系数 K=1.16，风机必须产生的风量为 Qe=KQ0=1.16 85=98.6 sm/3 因离心风机常提供全压特性 ,则风机的全压为 : 开采 初期 1p =minstp+p+ )2/( 22ke FQ=1500+150+100(估计 )=1750 ap 开采 末期 2p =maxstp+p+ )2/( 22ke FQ=220+150+100(估计 )=2450 ap 式中 p 各辅助装置的压力损失之和，作为估计，可取 p =100200ap，有消声器时另加 50 80 ap ； KF 扩散器出口面积。 （ 2）选择风机 按类型特性曲线选 首先以效率高、性能好为条件确定风机类型。为使风机在整个服务期内都具有较高的效率，以 1p 和 2p 的平均值 P作为选择时的计算风压，即风机在额定工况时的风压。 P=（ 1p + 2p ） /2=（ 1750+2450） /2=2100 ap 由式 22mmDQ =224 DQ =_Q 、22mmmP=22p =_P 消去 2 ，可得风机的最佳直径为： 2D =1.1284 _22QPPQe 式中 P 计算全压 _Q ， _P 所选风机的流量系数和全压系数，对应于最佳工况的数值，可由类 型特性曲线查得； 空气密度，可取 =1.2kg/m3 。 根据风机的全压和风机在额定工况时的风压，预选 G4-72-11 型离心风机。根据其类型特性曲线上查得 _Q =0.23 _P =0.42 则 D2 =1.1284 2223.0210042.06.982.1 =2.907m 由于 G-4-72-11型离心风机没有型号 能在风压能满足的情况下，直径最大为 2m。为了满足要求采用两台规格一样的风机并联。则一台风机须产 生的风量为 /eQ =eQ21=49.3 sm/3 则 /2D =2.056m。该类风机有直径为 2m的，故取 /2D =2m。 风机转速为 n=_/260PPD =42.02.12100260=616.7 r/min。 则可选 G7-72-11No20， n=630r/min离心风机两台。 （ 3）确定工况点 将 G7-72-11No20， n=630r/min 离心风机的特性曲线图按相同的比例和网路特性曲线画在一起，确定开采初期和末期的工况点，检查是否满足通风要求。网路特性方程可按下述方法求得： 风机给出的是全压特性，网路全压特性方程为： 初期 P1 = 22121 )/( QQPQb e末期 P2 = 22222 )/( QQPQb e其特性图如图下所示 按坐标（ 49.3,1750） (49.3,2450)确定出初、末期的工况点为 1M 和 2M 如图所示，用插值法可求得初期、末期转速 1n 580 r/min， 2n 660 r/min。 由图可看 出风机的工作区位于最高效率线的左右两侧，可保证风机在高效区运行，说明风机的选型合适。 （二）确定电动机的功率和台数 初期和末 期，电动机应输出的功率分别为： eQPN 1111 1000（ KW）或estst QPN 1111 1000（ KW） 22222 1000 QPN （ KW）或estst QPN 2222 1000（ KW） 式中，下标“ 1”和“ 2”分别表示初期和末期的实际工况，e为传动效率。 当 21 /NN 0.6时 ,选用一台电动机 ,功率为 : dN=(1.1 1.2) 2N 当 21 /NN 0.6时 ,选用两台电动 ,功率分别为 : 1dN=(1.1 1.2)21NN 1dN=(1.1 1.2) 2N (三 )、计算年平均耗电量 风机的年平均耗电量可用正式估算： 用一台 电动机时 E= rT