离心式水泵的使用

1、第二篇矿山排水设备课题三离心式水泵的使用 学习目标 1、掌握排水设备的操作运行与维护措施。2、掌握离心泵的排水设备经济运行的评价和措施。3、了解离心泵的拆装方法和顺序，掌握离心泵常见故障的处理方法和性能测试方法。 课程内容 项目一离心式水泵的启动、运行及停泵一、启动前的检查1 、启动前，检查全部螺栓、管路连接是否完好、紧固；2 、检查全部仪表、仪器及阀门是否正常；3 、检查润滑油（脂）是否正常；4 、检查电动机的接线、转向是否正确；5 、转动泵的转子，检查转子是否灵活。二、水泵启动通过检查，完全正常后，向水泵充灌引水，引水灌满后，关闭放气栓，启动电动机。当电动机转速达到正常后，打开压力表旋塞，

2、逐渐打开调节闸阀。对于无底阀排水水泵的启动，用射流泵或真空泵向水泵充灌引水，引水是否灌满，应观察真空表，当达到要求的真空度时，启动电动机，电动机转速达到正常后，打开压力表旋塞，并逐渐打开调节闸阀。注意：启动过程一般不能超过2 分钟。图 328 喷射泵实现无底阀排水示1扩散管； 2颈口； 3混合室； 4喷嘴； 5水源管；三、水泵运行1 、水泵只能允许在规定的参数范围内运6 吸水管； 7低压阀门； 8高压阀门； 9排水管行，特别是流量不能超出工业利用区右侧，否则会使电机过载，也易发生汽蚀；2 、经常注意观察电压、电流是否正常。当电流、电压的变化超出5% 时，应停车检查原因，并进行处理；3 、检查轴

3、承温度是否正常，润滑是否良好，轴承温度一般不超过75 ，或按厂家规定；4 、经常观察压力表、真空表的指示是否正常，以确定水泵的扬程是否满足要求，水泵是否有汽蚀现象；15 、注意声音及震动情况，检查螺栓及连接部分是否有松动，是否有汽蚀噪声；6 、检查水泵的填料密封情况，检查填料箱的温度是否正常，填料压紧程度是否合适；7 、检查回水管是否畅通、水量是否正常，检查吸水井水位变化情况，底阀或滤水器应在水面以下 0.5m；8 、准确填写运行记录，并定期总结。四、停泵停泵前，先关闭压力表旋塞，逐渐关闭排水管出口闸阀，待出口闸阀完全关闭后，停止电机。如有吸入阀的水泵，当泵停稳后关闭吸入阀。紧急停泵时，不需进

4、行上述步骤，而直接停止电机。停泵后注意事项：如果水泵短期内不工作，应将泵内的水放空，以免锈蚀和冬季冻裂；如果长期停用，应对水泵进行油封，同时，分开联轴器，每隔一定时期，让电机空转一次，以免电机受潮。2项目二离心式水泵的常见故障分析与处理下面以表格的形式给出水泵常见故障、产生原因及处理方法，以便参考。故障原因处理方法泵不吸水， 压力表及灌注引水不够； 吸水管或再灌足引水；检查吸水管及仪真空表指针剧烈跳动仪表联接处漏气表接头堵住漏气处泵不吸水， 真空表指底阀没有打开或己堵塞；清理底阀；清洗或更换吸水管；示高度真空吸水管路阻力太大； 吸水高度降低吸水高度过高压力表有压力， 但仍排水管阻力太大； 叶轮

5、流清理或缩短排水管道；清除叶不出水道堵塞或损坏；旋转方向不轮内的污物或更换叶轮；检查电机对；泵转速不足旋转方向；增大转速流量和扬程下降水泵堵塞；密封环磨损；检查清理叶轮或清洗泵吸、排转速不足水管道； 更换密封环； 增加泵转速泵消耗功率过大电填料压得太紧； 泵的转子调整填料压盖松紧程度；检查机功率增加， 填料箱发热与定子摩擦， 叶轮与固定部分泵轴是否歪曲，检查摩擦零件；关摩擦；泵流量增大； 密封环损小出水闸阀、减小流量；更换密封坏环水泵振动，轴承过电机与泵轴不同心、 泵轴调整电机轴与泵轴的同轴度、热弯曲；轴承损坏；基础薄弱、检查泵轴； 检查并更换轴承 ；加固地脚螺栓松动；发生汽蚀；基础、拧紧地脚

6、螺栓；降低水温和轴承润滑油脂不足或过多、油吸水高度，排除汽蚀；检查并更换品不对；合适的润滑油脂泵内声音异常， 吸不吸水高度过高； 吸水管阻降低安装高度；降低吸水管阻上水力过大；吸水管漏气； 流量过力；堵住漏气；减小流量、排除汽大，发生汽蚀蚀不启动电动机故障； 异物进入转检查电动机并排除故障；清除动部分被卡死；泵内异物；按要求顺序逐条检查不满足启动条件3故障现象水泵不吸水、 压力表处没有压力指示、 真空表指示高度真空、 压力表及真空表的指针剧烈跳动、压力表处有压力指示但水泵不出水流量不足水泵消耗功率过大水泵内部声音反常，水泵不上水水泵震动轴承过热填料箱发热产生原因处理方法注入水泵的水不够或低再往

7、水泵内充灌引水；消除底阀泄露；吸水管、 真空表处或阀泄露及拧紧漏气处；清洗底阀及吸水侧填料漏气； 低阀没有打滤水器；清洗或更换吸水管；降低开或已淤塞、 滤水器堵塞； 吸吸水高度。水管阻力太大或吸水高度太大等转速或转向不对； 叶轮淤提高转速、检查电机接线；清塞；水泵损坏； 底阀或滤水器洗或更换叶轮；检查维修水泵；清堵塞洗底阀或滤水器。转速不足；水泵（叶轮、提高转数；清洗水泵；更换密封环吸水管、底阀等） 淤塞；密封环磨损过多填料压盖压得过紧； 填料扭松填料压盖或更换填料；更室发热；叶轮磨损； 水泵供水换叶轮；增加出水管阻力来减少流量增大量吸水管内阻力太大； 吸水检查吸水管和底阀；降低吸水高度过大；

8、吸水处有空气渗入高度；拧紧堵塞漏气处螺栓松动；泵轴与电机轴拧紧松动螺栓；重新找正中心线不在同一条中心线上；泵轴线；矫正或更换泵轴；修理或更换弯曲；轴承磨损过大； 脏物或轴承；清洗轴承更换润滑脂；检查水浸入轴承；水泵或电机转子修理转子不平衡润滑脂干固或脏了、 不足检查清洗轴承体更换润滑脂；或过多；泵轴与电机轴线不在对准中心线；检查回水管是否堵塞同一条中心线上； 平衡盘失去或平衡盘的磨损情况，进行疏通或作用更换填料压得过紧； 轴套有损适当放松填料；修理或更换；伤；填料失水检查水封环是否装正、水封管是否堵塞，调整、疏通4项目三、离心式水泵的完好标准由于排水设备在矿井生产中具有重要作用，所以，水泵必须

9、经常处于完好状态。下表给出了水泵的完好标准，以便维护、检修时参考。一、一般水泵的完好标准项目完好标准备注螺栓、螺母、背帽、垫齐全、完整、紧固圈、开口销、护罩、放气阀无裂纹、不漏水，防锈良好；吸水管直泵体与管路径不小于水泵入口直径；平衡盘调整合适、轴窜量为 1 4mm （或按生产厂家规定） ；填料滴水不成线，填料箱不发热逆止阀、闸板阀、底阀齐全、完整、不漏水、阀门操作灵活排水高度低于50m的水泵可以不装逆止阀轴承油圈转动灵活，油质合格，不漏油；滚动轴承的工作温度不超过75 、滑动轴承的工作温度不超过65 联轴器端面间隙比轴的最大窜量大2 3mm ，径向位移不大于0.25mm，端面倾斜不大于1.5

10、 ，电气电动机符合完好标准，启动设备齐全、可靠，接地装置合格整洁设备无油垢，周围无杂物5二、主排水泵的完好标准项目完好标准备注螺栓、螺母、背帽、垫包括从底阀到逆止阀圈、开口销、护罩、放齐全、完整、紧固的管路，放气栓每台气阀水泵不少于一个无裂纹、不漏水，防锈良好，吸水管直径不小于水泵入口直径， 平衡盘调整合适、 轴窜泵体与管路量为 1-4mm（或按生产厂家规定） ，填料滴水不成线，填料箱不发热齐全、完整、不漏水、阀门操作灵活底阀自灌满引水逆止阀、 闸板阀、底阀5 分钟后能启动水泵合格油圈转动灵活，油质合格，不漏油；滚动轴承轴承的工作温度不超过75 、滑动轴承的工作温度不超过65 轴颈滑动轴承滚动

11、轴承30 500.240.20轴承最大间隙50 800.300.2080 1200.350.30 120 1800.450.30端面间隙比轴的最大窜量大2-3mm，径联轴器向位移不大于0.2mm，端面倾斜不大于1，螺栓有防脱装置橡胶圈外径和内径差不大于2mm电动机和开关柜符合完好标准，压力表、仪表校验期在一年以电气与仪表电压和电流表齐全、完整、准确内运转正常， 无异常振动， 水泵每年至少测测定记录有效期运转定一次，排水系统综合效率不低于：竖井不超过一年45% ；斜井 40%设备与水泵房整洁，水井无杂物，工具、备件整洁与资料存放整齐，运行日志和检查、检修记录完整6项目四、排水设备的经济运行矿山排

12、水设备电耗在矿山生产中占有很大的比重，一般为 17.5-40.9%，有的矿高达60% 以上。据国外一家水泵生产厂家统计，水泵在整个服务年限内，人工费占7% ，维修费占8% ，而电费占 85% 。因此，提高排水设备的效率，保证排水设备的经济运行，对降低电耗，节约能源，保证国民经济可持续发展，具有重要意义。一、排水设备经济运行的评价排水设备的经济性一般用吨水百米电耗进行评价。吨水百米电耗是指排水设备将1 吨水提高100 m所消耗的电能，用 Wt 100表示， kW·h/t ·100 。若水泵的工况参数为 QM 、 H M 和M ；传动效率为c ，电机效率为d ，电网效率为w ；

13、实际扬程为 H c ，矿水重度为；矿井年正常和最大涌水天数分别为 Z H 和 Z max ，正常涌水和最大涌水期间水泵同时工作的台数和工作时间分别为n1、 n1n2 和 TH 、 Tm ax ，则年排水电耗W 为WQM HMn1 Z H THn1n2 Zmax Tmax1.051000 3600 Mc dW（ 1-15）年排水量 V 为VQM n1Z H THn1n2Z maxTmax（ 1-16）1000式中 V 矿井年排水量，t / y。所以，吨水百米电耗为Wt 100WH M（ 1-17100 1.053.67）VH cM c dw H C二、排水系统效率排水管路效率是指实际扬程和水泵工

14、况点扬程的比值，用g 表示。gH C / H M（ 1-18 ）排水系统效率是指水泵工况点效率、管路效率、电机效率、电网效率和传动效率的乘积，用p表示。pMgcdw（ 1-19 ）7三、吨水百米电耗影响因素由公式（ 1-17 ）和（ 1-18 ）可知，吨水百米电耗可用下式表示Wt 100 1.051（ 1-20 ）3.67 M g c d w从上式可以看出，吨水百米电耗取决于水泵工况点效率M 、管路效率g 、传动效率 c 、电机效率d 及电网效率w 。一般来讲， 电网的效率w 主要取决于输电线路和输电设备，电机效率d 主要取决于功率因数，传动效率c 取决于传动方式和方法，这几种效率变化不大。因

15、此，要降低吨水百米电耗，主要应考虑水泵工况点效率M 和管路效率g 。水泵工况点是水泵特性曲线和管路特性曲线的交点，在额定流量下，水泵工况点效率最高， 当大于或小于额定流量时，水泵工况点效率都会下降。管路效率g取决于实际扬程H C 和工况点扬程 H M ，实际扬程 H C 是不变的，而随流量增大水泵工况点扬程H M 减小，管路的效率g 提高。在水泵最高效率点左侧， 随工况点 M 向最高效率点移动，水泵效率M 提高，管路效率g 提高，吨水百米电耗Wt 100 降低；在水泵最高效率点右侧，随工况点M 右移，水泵效率M 下降，而管路效率 g 提高，但总的来讲，排水系统的效率P 是提高的，吨水百米电耗

16、Wt 100也是降低的。因此，要降低吨水百米电耗 Wt 100，提高排水设备的经济性， 应设法提高水泵的效率和管路的效率。四、提高排水设备经济运行的措施（一）提高水泵的运行效率1 、选用高效水泵选择水泵时，选用新型、高效水泵，如选用D 型泵。用新型水泵替换原有的老产品，以提高水泵的效率。2 、合理调节水泵工况点如果水泵扬程过大，就会使管路效率降低，排水系统效率降低，可以采用降低水泵转速、减少叶轮数目或削短叶轮叶片长度等方法降低水泵扬程特性曲线，去除多余扬程，提高排水系统的效率等。83 、提高水泵检修和装配质量水泵检修和装配质量的高低，直接影响水泵的性能。在水泵检修和装配时，应严格按照检修、装配

17、规定和要求进行，应及时对损坏零件进行维修或更换，各配合零件的间隙一定要符合规定，各密封部分应完好，轴承部分应润滑良好等。总之，要符合检修装配要求和水泵完好标准。（二）减小排水管路阻力损失1 、选择管路时应适当加大排水管径管路内径不同，阻力损失不同，管径越大阻力损失越小。因此，在选择管路时，应选择较大内径的管子，把工况点设计在额定工况点或工业利用区右侧，以减小排水管路阻力损失，提高管路效率。工况点尽可能不要设计或运行在工业利用区左侧。工况点设计或运行在工业利用区右侧时，要注意防止电机过载，防止因吸水高度降低而发生汽蚀，高原地区更应注意汽蚀问题。2 、定期清除管路积垢由于矿水中泥沙的存在，会在管路

18、内壁产生积垢，积垢后管子内径变小，管路阻力就会增大，管路效率降低。为提高系统效率，应定期清理管路积垢。清理管路积垢的方法很多，如盐酸清理法，碎石清理法，蒸汽清理法等，也可根据矿井排水的具体情况，找出新的、有效的清理方法。3 、缩短排水管路长度如把斜井排水改为钻孔垂直排水，虽然增加了一定的钻孔费用，但可以大大缩短管路的长度。不仅可以节约一定的管材费，而且使管路的阻力损失减小，节约电耗。据资料统计，钻孔排水比斜井排水可节约电耗12% 36.5%。4 、采用多管并联排水采用多管并联排水，相当于增大了管路的直径，降低了管路的阻力损失，提高了管路的效率，降低了排水电耗，但应注意防止电机过载和发生汽蚀。详

19、细请参阅“管路并联调节法”。（三）改善吸水管路的特性改善吸水管路的特性，主要是降低吸水阻力，节约电耗，增大吸水高度，并可减少底阀存在的故障等。主要措施有选择较大直径的吸水管、正确安装吸水管路、采用无低阀排水等。1 、选择较大直径的吸水管采用较大直径的吸水管，可以降低流速，减小吸水管路阻力损失，增大吸水高度，节约电耗。2 、正确安装吸水管路正确合理地确定吸水高度，以免发生汽蚀；尽量减少吸水管路附件，以减小吸水阻力；在吸水管和水泵入口处应安装一段长度不小于吸水管直径3 倍的直管，使水流以均匀的速度进入水泵；如需安装异径管，应安装长度等于或大于大小头9直径差 7 倍且为偏心的异径管；吸水管任何部位都

20、不能高于水泵入口。图 5-38射流泵实现无底阀排水示意图1- 扩散管； 2- 颈口；3- 混合室； 4- 喷嘴； 5- 水源管；6- 吸管； 7- 低压阀门； 8- 高压阀门； 9- 排水管3 、采用无底阀排水无底阀排水就是去掉底阀，保留滤网或更换为无底阀滤网。据测定，吸水管路中的阻力约有 70% 来自底阀，阻力不仅增大了电耗，降低了吸水高度，而且常产生故障。无底阀排水采用射流泵或真空泵等充灌引水。下面以射流泵充灌引水为例，说明无底阀排水的工作原理。如图 5-38所示，为射流泵实现无底阀排水示意图。其工作原理是：打开高压阀门 8 和低压阀门 7 ，排水管 9 中的高压水， 经水源管 5 从喷嘴

21、 4 中以很高的速度喷出，并经混合室 3 、颈口 2 和扩散管 1 流入大气。混合室 3 中的空气随水流喷出，在喷嘴处形成真空，水泵和吸水管中的空气被抽出。吸水井中的水在大气压力作用下，被压入水泵，达到向水泵充灌引水的目的。射流泵实现无低阀排水的优点：减小了吸水管路的阻力损失， 提高了吸水高度； 消除了因底阀存在而引起的故障，节约了电耗；射流泵结构简单、运行可靠，用排水管中的水作为工作水源，不需要增加动力设备；可配合自动阀门实现水泵工作的自动化。采用采用射流泵实现无底阀排水应注意的几个问题：用射流泵实现无底阀排水时，如果没有其它水源管，泵房内至少要留一台有底阀的水泵，以解决第一次启动或管路漏水

22、等造成射流泵没有水源的问题；水源管上的高压阀门最好采用板式闸阀，充灌引水时并注意把阀门开大；滤网最好更换为无底阀排水滤网；防止射流泵喷嘴的锈蚀；各处的密封要良好，以免射流泵工作时漏气，影响水泵吸水；要加强矿水的清洁沉淀，避免矿水中的杂物堵塞水泵吸水口。（四）实行科学管理1 、简化排水系统将几个排水系统尽量合并，将分段排水改为单段排水。在现有水泵扬程满足排水要求的情况下，最好采用单段直接排水系统。102 、定期清理水仓与吸水井定期并及时清理水仓与吸水井中的污物，防止水中的杂物进入吸水管和水泵造成堵塞或泄露，减少矿水中的泥沙、煤尘对水泵的磨损。3 、合理确定水泵开、停时间应根据矿井的涌水情况和负荷

23、变化情况，合理地确定水泵的工作时间段，应尽量避免在用电高峰开泵，使水泵在用电低谷进行工作。11项目五、离心式水泵的性能测试一、离心式水泵性能测试原理和方法1、离心泵测试简介能通过精密仪器准确测试出泵的全部性能参数的设备为全性能测试台。国家标准精度为B 级。流量用精密蜗轮流量计测定，扬程用精密压力表测定。吸程用精密真空表测定。功率用精密轴功率表测定。转速用转速表测定。效率根据实测QH值，按公式计算。性能曲线按实测值在坐标上绘出。1000Pa水泵生产厂家对水泵性能的测试是在水泵全性能测试台上进行。而实际使用中，也需要对水泵性能进行测试，以便准确了解和掌握水泵的性能和运行状况。现场测试和全性能测试台

24、的布置方案不同，所以，不仅应掌握水泵全性能测试台测试方法，也要掌握水泵性能现场测试方法。2、测试原理通过逐渐改变水泵出口处调节闸阀的开启度，改变管路阻力，并测试出每个开启度时水泵性能参数：扬程H i 、流量 Qi 、轴功率 Pai 、转速ni ，并计算出对应的效率 i 。然后，绘制出水泵的特性曲线。当测试的转速与额定转速ne 不同时，按比例定律把各测点的参数换算为额定转速ne 下的参数， 再绘制出额定转速下的特性曲线。3、测试方法1 ）首先确定测试方案；2）准备并连接好各测试仪器、仪表；3）逐渐改变阀门开启度，测试5 7 个测点，有条件最好做8 10 个测点，依次测试出各测点的参数，并记录参数

25、值；4）计算出各测点对应的效率；5）绘制水泵特性曲线；6）当测试转速与额定转速不同时， 按比例定律把测试参数转换为额定转速下的参数，绘制水泵特性曲线。进行离心泵性能测试时，可在实验室水泵全性能测试台上进行，也可在现场进行。12二、离心泵性能参数测试1 、扬程测试扬程测试可用安装在水泵入水口处的真空表和水泵出水口处的压力表进行测试。对应于每一测点，读出压力表和真空表的读数，按下式计算出水泵扬程。pypzHz式中H 水泵扬程，m，2py 压力表读数，N/m ；2pz 真空表读数，N/m ；z 压力表和真空表的高差，m。2 、流量测试流量测试仪器很多，常用的有水堰、孔板、喷嘴、文德里流量计、超声波流

26、量计、涡轮流量计等。现在现场常用使用方便的超声波流量计，实验室常用高精度涡轮流量计。流量测试仪器的结构原理及测试方法，请参阅有关书籍。3、轴功率测试轴功率一般先测试出电动机输入功率N ，然后计算出水泵轴功率 Pa 。水泵轴功率按下式进行计算PaN d c式中d 电动机效率，可以从电动机手册等资料中直接查取；c 传动效率，按联接方式确定。电动机输入功率N 可用三相功率表或两个单相功率表直接测出，也可用电压表、电流表和功率因数表测试计算出。4、转速测定转速可用感应式转速表或机械式转速表直接测出，也可用闪光测速法测出。测速原理和方法，请参阅有关书籍。5 、效率计算效率按下式进行计算QHPa13项目六

27、、离心式水泵的拆装一、离心泵的拆卸、装配方法和顺序（一）拆卸前的准备工作及拆卸注意事项拆卸与装配前，应准备好地点、拆卸与装配工具、清洗材料（如煤油、汽油、棉布、棉纱、刮刀等） 、支撑中段的木楔以及保护、装配用保护油、润滑脂等。如在现场进行拆装，首先要拆去妨碍拆卸的附属管路，并放掉泵壳内的水，拆开联轴器移去电动机等。拆卸时，一定要注意保护零件，应分类放置，不能乱丢、乱放，以免零件损坏和丢失。（二）拆卸顺序1、拆去联轴器、平衡管、水封管等；2、拆去出水侧轴承端盖上的螺栓和出水段、 尾盖、轴承体三个部件之间的联接螺栓，卸下轴承端盖、轴承体等轴承部件；3、拧下轴上圆螺母并依次卸下轴承内圈、 轴承压盖和挡圈后， 卸下填料体 （包括填料压盖、填料环、填料等） ；4、依次卸下轴上的O形密封圈、 轴套、 平衡盘和键后， 卸下出水段、 末导叶、平衡环套等；5、卸下末级叶轮和键后，卸下中段、导叶，按此依次卸下各级叶轮、中段和导叶，直到卸下前级叶轮为止；6、拧下进水段和轴承体的联接螺母和轴承压盖上的螺栓后，卸下进水段侧轴承部件；7、将轴从进水段中抽出，拧下轴上固定螺母，依次将轴承内圈、O形密封圈、轴套等卸下；8、采用滑动轴承的大型水泵，其拆卸顺序与采用滚动轴承的水泵基本相同，仅在拆卸轴承部件处略有不同。（三）装配顺序及注意事项泵的装配顺序一般按拆卸顺序相反方向进