矿井水泵工教学教案

矿井水泵工教学教案一、教学内容：1．矿井排水系统及设备2．水泵的电力拖动与控制3．矿井水泵的安全运行与故障处理二、学时12学时三、学习目的：1．掌握本岗位安全责任制，杜绝违章操作2．熟悉《煤矿规程》对井到下排水的有关规定，提高安全操作技能3．熟悉矿井避灾路线，掌握自救、互救和创伤急救的基本知识和操作方法4．考试合格，具备井下排水安全工作资格四、培训目标：安全操作，必须持证上岗第四讲：矿井排水泵系统及设备矿井排水系统及设备，重点讲四节，即：矿井排水系统；矿井排水设备；离心式水泵原理；离心式水泵的主要性能及性能参数。一、煤矿地下水的来源1．大气降水——大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿补充水都直接或间接与大气降水有关，因此对于井深较浅，充水通道较多的矿]井，在雨李季时，要特别注意水害防治。2．地表水——3．地下水——地下水是矿井水害的直接充水水源，是决定矿井充水程度的概因素。主要分为①孔隙水——松散岩层孔隙中的水，会给井筒施工带来困难。②裂隙水——坚硬岩层裂隙中的水。③岩溶水——较大的石灰岩中裂隙或溶洞中的水，水压较大，水量较多，危害也较大。④老空积水——是指小煤窝，采完区或废旧巷道，由于长期停止排水而积累的地下水，老空积水一般呈酸性，对金属有腐蚀作用。4．生产用水——主要用来水采，除尘，防火注桨，水砂充填等。如果管理不善，排水不畅，也可能引发水害事故。二、矿井排水的任务及特点1、任务：矿井排水的任务就是将井下涌出的矿井水，通过排水系统排至地面。保证矿井安全生产和作业人员的安全。2、特点：矿井涌水具有复杂性和危险性，因此，可靠性要求较高，排水设备的耗电量很大，一般25%—35%，有的占40%，个别的更高。三、矿井排水的方式P教材85矿井排水的方式很多，不同的矿井有不同的具体条件。合理的选择排水介绍5种排水方式。1、压入式排水方式。P85{什么是压入式排水方式压入式排水方式效率}2、吸入式排水方式。P85{什么是吸入式排水方式，排水效率}3、压入、吸入并存的排水方式。4、移动式排水试的概念见P855、固定式排水方式的概念见P86四、《煤矿安全规程》对井下排水和排水设施的规定1、对水泵工作备用和检修的规定。⑴工作水泵的能力，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）。⑵备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。⑶工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。⑷检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。⑸水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。2、对水管工作备用的规定。⑴工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。⑵工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。3、配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。4、有突水淹井的危险井，可另行建立抗灾强排能力泵房。5、水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。在每年雨季以前，必须全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题及时处理。6、水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理1次。7、主要水仓必须有主仓和副仓，当一个仓清理时，另一个水仓能正常使用。新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。第二节矿井排水设备P90—101页一、矿用水泵的分类及构造1、分类：（1）按水泵叶轮数目分类：分为单级泵和多级泵两种。（2）按水泵转动轴的安装位置分类：分为卧式水泵和立式水泵。（3）按叶轮的进水方式分类：分为单侧进水式水泵和双测进水式水泵。（4）排水介质分类：分为清水泵、渣浆泵和泥浆泵。2、构造矿用水泵种类繁多，结构各异，但不论何种泵都由泵体、泵轴、叶轮、轴承、泵盖及密封装置等几大部分组成。二、排水管路及元件P931、排水管路—就是由许多凶钢管或铸铁管材采用各种连接式连接起来的水流通道。2、排水管路的连接方式常用的有四种。①法兰盘连接P93页②焊接连接P95页③快速接头连接P95④缧纹连接3．管件及附件。①管件—需要使用弯头、三通、四通、异经管等管件。②附件—常用的有阀门、管长、固定管座、伸缩管、伸缩器等附件。第三节离心水泵的构造P101——119一、单级悬臂式离心水泵1．结构简单，使用维护方便，在煤矿中得到广泛应用。型号有：B型。BA型BAZ型和BE型等。下面介绍单级悬臂式离心式水泵的结构：①BA型离心式水泵—该泵的出水口方向是垂直向上的，可作90ο、80ο、270ο旋转。主要零件有、泵体、泵盖、叶轮、轴和托架。但要主意的是，泵体1下部有一个放水螺孔（不易被发现），冬季使用，停止使用时，必须将泵体内的水放掉，防冻。另外，还要注意在水泵排水口的法兰上设有安装压力表的螺孔，如果没有安装压力表，要用螺钉堵严，防止跑水。泵盖2采用铸铁制成，其上有收缩型的吸水通道；以使水均匀地流入叶轮3。泵盖2与泵体1结合面之间垫有垫片，以防止漏水。B型泵是BA型泵的改产品，结构轻巧，旋转方向和BA型泵相反，特性与BA型泵基本相同。B型泵取消了托架上的油室，采用润滑脂（甘油、黄甘油、黄油）润滑轴承。②BZ型离心式水泵—该泵为直联式，单级单收，悬臂式离心水泵，供抽送清水和类似于水的液体。BZ型水泵的结构是在B型泵的基础上进行了改造。二、多级单收式离心泵该泵的特点是扬程较高，是煤矿主排水系统。流量一般为25—450m3/h，扬程可由几十米到1000米以上，排水口径为50—250mm。多级单收式离心泵的品种很多，常见的有DA型、D型、DS型等。现以DA型离心泵为例介绍多级单收式离心水泵。主要部件有：进水段落1、中段2、叶轮3、轴4、导叶5、密封环6、平衡盘7、平衡环8、出水段异叶9、出水段10、尾盖11、轴套12、轴承16等。泵的吸水口位于进水段上呈水平方向，排水口位于出水段口成垂直方向。下面将其各零部件的构造和作用介绍如下：见教材106—109页。三、矿用离心式水泵矿用离心式水泵种类较多，有WG型、WD型、DW型、PN型、DL型、DGL型、GD型、GZ型、ZJ型、S型等水泵。重点讲三种矿用离心式水泵：1、GZ270采煤泵。P1092、80DGL50型立式多级离心吊泵。P1113、S型双收离心泵。P114四、离心式水泵轴向力的产生及其平衡1、什么是轴向力2、轴向力生的主要原因和原因3、平衡离心式水泵的轴向力的方法。（6种方法）P116第四节离心水泵的工作原理及性能P119—128一、离心式水泵的工作原理当水泵的吸水管路和泵体内被灌满水之后启动水泵，水在水泵叶轮的旋转中所产生的惯性离心力的作用下被甩出去，这时叶轮中部由于无水而形成真空，水池（或水井）中的水在大气的压力下顺着吸水管被压入水泵，水又在叶轮高速旋转产生的惯性离心力的作用下被甩出去。被甩出去的水经壳汇集到水泵的出口处，其速度和压力逐增加，这时泵壳内产生的高压水便会顺着排水管被压送到指定地点。水池中的水源源不断地被大气压力压入水泵，双被水泵中高速旋转的叶轮连续地甩出，从一个较低的位置被输送到另一个较高的位置。这就是离心水示的工作原理。目前，多数水泵都采用真空泵启动排水和射流泵启动排水。这两面种启动排水方式均不采用底阀，下面将其工作原理作以简要介绍。1、真空泵启动排水原理P1202、射流泵启动排水原理P120二、离心式水泵启动的主要性能及性能参数1、离心式水泵的性能参数性能参数：9个参数，即：流量、杨程、转数、比速、功率、允许吸口真空高度、效率、管路效率、排水系统效率。①流量流量是指水泵在单位时间内排出的水的数量，即水泵的排水量。②扬程扬程又称为总扬程、全扬程或总水头。其所指的就是单位质量的水通过水泵后获得的能量的增加值。扬程用符号H表示，扬程的单位是米水柱，习惯为米。③转数转数是批水泵叶轮每分钟的转速，用符号n表示。单位是转/分钟（r/min）。④比转数（或叫比速）比转数的定义是：泵的扬程为1m，流量为0.075m3/s时的转速叫做这台水泵的比转数，用符号ns表示。⑤功率功率可分为水泵的轴功率、水泵的有功率和选用功率。⑥允许吸上真空高度允许吸上真空高度，也叫吸水高度，简称为吸高。它是指离心式水泵在工作时能够吸上水的最大吸水扬程，单位是米。我们知道1atm=760mmHg=10.332mH2o=101.3kPa因此，如果水泵内部能够达到真空，则水泵的最大吸水扬程为10.332m。所以，任何水泵，它的吸水高度都不会超过10.332m，实际上也达不到这个数值。因为在离心式水泵的吸入口无法达到绝对真空，而且水在流经底阀、吸水管及管路附件等处时，都会产生一定的阻力造成压力损失，此外，在吸水口为了使水流动还要产生一定速度损失。因此，就存在着一个小于10.332m的最大吸上真空高度Hsmax.。⑦排水系统效率水泵的效率是指水泵的有效功率与水泵的轴功率之比的百分数，用符号η表示，其公式为：η=xzNNX100%8.管路效率管路效率是指水泵排水垂高与总扬程之比,用符号ηg表示。ηg=aHHX100%9．排水系统率排水系统效率是指排水设备的总效率，它等于水泵效率、管路效率和电动机效率的乘积，用符号ηc表示。ηc=η·ηg·ηd2、离心式水泵的主要性能①离心式水泵的主要性能与水泵的流量Q、扬程H、轴功率N等有关。通过试验，可以求得每台水泵的流量Q与扬程H、轴功率N、效率D和允许吸口真空高度Hs的关系曲线图，我们把这些曲线图称之为水泵的性能曲线图或者为特性曲线图。不同型号的水泵有不同的性能曲线，根据水泵的性能曲线，我们就可以从一个参数找到其他参数。③离心式水泵的工况点总扬程H=Ha+R•Q2,我们根据这个公式可以得到一条曲线（Q—HL曲线），即管路特性曲线。我们根据管网特性曲线和水泵的特性曲线就能确定水泵的工况点。第二讲水泵的电力拖动与控制主要讲三节，即：电气设备的使用安全基础知识，就水泵的电气设备、水泵的控制线路简介。学时安排4个学时。第一节电气设备的使用安全基础知识P130—142一、电气设备防爆井下生产在煤的生成过程中伴着一种气体叫瓦斯。（主要成分为甲烷CH4）。当瓦斯在空气中的含量达到5%—16%时遇火花就会爆炸，造成矿难。避免瓦斯遇电气火花产生爆炸的措施：①加强通风，防止瓦斯积聚。②消除点火源③防治电气设备产生电火花。1、防爆电气的类别：①煤矿用防爆电气设备②工厂用防爆电气设备2、级别：根据最大试验安全间隙和最小点燃电流比将Ⅱ类电气设备分为A、B、C三级。3、组别：各种爆炸性气体或蒸气与空气混合物按其自然温度分为六组。设备允许的表面温度不得高于分组温度的下限。4、类型：有10类型。P1325、标型：①防爆电气设备的总标志为“Ex”②标志的含义6、煤矿井下电气设备的运用—煤矿井下使用和的防爆电气设备都必须专用工类电气设备。无论专用哪种类型的防爆电气设备，都应根据不同的使用场所，一定是专用安全型防爆电气设备。二、防爆型电气设备的要求。P1351、环境温度和设备表面温度的要求。防爆型电气设备应满足环境温度—20—40℃；防爆型电气设备的最高表面温度应比允许最高表面温度低20%，因此，煤矿用电气设备的允许最高表面温度为150℃。采取措施，防止煤粉和木屑堆积时，允许最高表面温度为450℃。2．外壳的要求塑料外壳必须采用不燃性或难燃性材料制成。表面电阻不得超过1X109Ω。制造工类电气设备外壳材料，按质量百分比、铝、钛和镁的总含量不允许大于15%。钛和镁的总含量不允许大于6%。3．接线盒与电缆的引入装置接线盒就是专供电缆或导线与电气设备进行连接的部件，引入装置是外电路的电线或电缆进入爆电气设备的过渡环节，引入装置通常有三种结构。①密封圈式引入装置②浇注固仅填料密封式引入装置③金属密封环式引式装置4．接地接地零件应作防锈处理式用不锈材料制成。三、隔爆型电气设备P1361．隔爆型电气设备的耐爆性能。隔爆型电气设备的外壳要有足够的机械强度，能承受壳内爆炸时产生的最大爆炸压力，还要求外壳必须能承