选煤厂设备泵及管网

第八节选煤厂流体机械［本节重点］1、离心泵工作原理及故障处理2、水泵的汽蚀现象3、鼓风机工作原理4、鼓风机“喘振”现象5、空压机工作原理一、概述1、什么是流体机械？◆流体机械就是给空气或水等流体介质增加能量的机械的总称。2、流体机械的分类［1］叶片式：利用旋转的叶片向流体传递能量［2］容积式：以改变流体的工作容积的方法向流体传递能量［3］无传动式：无运动部件，而是利用一系列管件将一种流体的能量传送给另一种流体。流体机械叶片式容积式无传动式离心式混流式轴流式活塞式回转式水环式齿轮式螺杆式射流泵气泡泵3、选煤厂常用流体机械离心式水泵和杂质泵离心式鼓风机和通风机活塞式空气压缩机回转式鼓风机和水环真空泵二、供水机械（一）离心式水泵1、离心式水泵的基本组成1-泵壳[导流、升压]2-叶轮［把泵轴的机械能传递给水的唯一部件］3-泵轴4-吸水管5-排水管6-底阀及滤水器7-闸门8-灌水漏斗2、离心水泵的工作原理◆泵开动前先在泵内注满水，当叶轮由电动机带动旋转时，叶片带动水一起旋转，由于水受离心力作用，使叶轮外围水压升高，中心部分压力减低。◆当排水管上闸门打开时，泵壳中有压力的水经排水管排升一定高度，与此同时，由于泵入口处于低压，使水池中的水在大气压力作用下，通过吸水管源源不断地进入泵和叶轮内。◆叶轮外围的泵壳呈螺旋形，其过水断面是逐渐增加的，这样可使泵壳中的水流速减低，把水的部分动能转变为压能。水泵能正常工作必须具备两个基本条件一是泵内必须先注满水二是水泵叶轮必须由原动机带动旋转［1］注水装置◆在水泵的泵壳顶部安装灌水漏斗1，作为起动前泵灌水之用，为了在灌水时能逐出内部的空气，泵壳顶端还设置放气阀2。大型离心水泵为缩短灌水时间，可利用真空泵等注水。［2］滤水器及底阀◆安装在吸水管进口处，滤水器可防止水中杂物进入水泵，堵塞叶轮及泵内流道，底阀是一个逆止阀，使水只能进入吸水管而不能返流，这样可以防止水泵注水时水从吸水管下部流走。［3］排水闸阀◆安装在水泵出水管路上靠近水泵附近，在启动、停车和调节水泵流量时使用。［4］逆止阀◆防止水从排水管倒流回水泵，特别是水泵由于突然停电引起水流中断，使管路系统发生水锤作用时，逆止阀可以保护水泵免受水锤冲击波的损害。［5］压力表和真空表压力表安装在泵的出口处，用于指示检测出口压力真空表安装在泵的进口处，用于指示检测进口压力1－灌水漏斗2－放气阀3－底阀及滤水器4－闸门5－逆止阀6－压力表7－真空表3、离心泵的主要性能参数［1］扬程H（压头）单位重量的水通过水泵所获得的能量（mH2O）［2］流量Q单位时间水泵排出的水的体积（m3/h或l/s）［3］轴功率N水泵轴输入水泵的功率（kW）水泵有益功率（输出功率）指水泵排出的水所获得的功率Ne［4］效率：有益功率与轴功率之比，η%［5］转速：电机的转速，n，r/min［6］水泵允许吸上真空高度4、水泵的汽蚀现象水泵产生汽蚀现象的过程◆当叶轮入口最低压力等于当时水温下的饱和蒸汽压力（水开始气化或沸腾时的压力）时，该处液体（在K点附近）开始气化形成汽泡，汽泡随水流到叶轮内的高压区时，由于水的压力上升又高于饱和蒸汽压的值，此时汽泡又凝结成水，原来汽泡占据的空间由于体积突然收缩而形成空洞，周围的水以很高的速度冲向空洞，在该处产生巨大的水力冲击。◆此时，质点的动能变为变形能，由于液体的变形很小，所以压强很高，瞬时压力可达数千大气压。由于水不断的从K区流过，汽泡连续不断的产生和凝结，因此这种水力冲击以很高的频率发生，当这种高频冲击发生在叶轮金属表面时，将使金属表面发生疲劳破坏而剥落，这就是汽蚀现象的主要破坏机理和发生过程。◆水泵发生汽蚀时，由于低压下溶于液体中的有害气体析出，也使金属发生化学腐蚀，这也增加了对金属的破坏。汽蚀时叶轮发生海绵状或蜂窝状损坏。汽蚀严重时，短时间内就能使叶轮报废。◆汽蚀发生时，一般伴有因高频冲击引起的噪音和振动。泵的流量减少，扬程和效率都显著降低，严重时甚至完全不上水。［防止水泵汽蚀的措施］◆水泵吸水高度不能太大，要小于等于最大的水泵吸水高度◆采用较粗的吸水管径，减小吸水管路流速。◆少用弯头及闸门，减小吸水管阻力损失；管道长度应尽量缩短，并尽量减小滤水器和底阀的阻力。◆尽量采用水池水面高于水泵的压入式布置方式。这样水泵吸水口处于正压之下，避免汽蚀的发生。5、离心泵的管道系统6、离心泵的调节◆当离心水泵的工作流量不符合生产要求时，有时并不需要更换水泵，而是设法对水泵进行调节。［1］改变管道特性曲线的调节（排水闸门调节）◆利用排水管道上的闸门开启度来改变管道的阻力系数，从而改变管道特性曲线和水泵的工况点。◆此方法的优点是简单、方便，不需增加设备，但不经济。原因是闸门关小后，排水管的阻力增加了，致使管道损失比闸门关小前增加，由于克服阻力损失是功耗加大。◆故长期调节或调节幅度较大时，不宜采用。但可用在临时性和小幅度调节中。［2］改变水泵特性曲线的调节①减少叶轮数目◆多级水泵的扬程与叶轮数目成正比，当多级水泵的扬程高于实际需要时，可根据实际需要的扬程决定所需叶轮数目。确定需要的级数后，可拆除多余的叶轮。◆但只能拆除最后或中间一级，而不能拆除吸水侧的第一级叶轮，因为这一叶轮拆除后，增加了吸水侧的阻力损失，将使水泵提前发生汽蚀。◆拆除多余的叶轮时，泵壳和轴均可保持原状不动，但需在轴上加一个和叶轮尺寸相同的轴套，以保持整个转子的位置固定不动。②削短叶轮直径◆因为削短叶轮直径后，将使泵的扬程、流量和功率减小，从而使特性曲线改变。◆对于有导叶的多级水泵的叶轮，为了减小叶片车削后液流对导叶和泵壳的冲击损失，一般只车削叶片的外径，仍保留叶轮两侧的盖板。◆对于有螺旋形压水室的水泵，则盖板和叶片可一同车削。③改变水泵转速◆水泵转速改变时，其扬程、流量和功率按比例定律变化，从而使水泵特性曲线也相应改变。这种调节方法的优点是：效率下降少，比较经济，但需增加改装费用或设备，实际应用受限制。◆改变水泵转速的方法A、改变电机转速（在转子电路中串接电阻、改变电机级数、改变电源频率）B、更换皮带轮直径调速C、采用液力联轴器（适用于大型设备）◆改变转速时，增速范围一般不能超过泵的额定转速，以免发生机械强度不够等问题。7、离心泵的启动和停止［1］起动注满水关闭排水管上闸门开动电动机开启排水闸门水泵正常工作逐出泵内空气转速正常后［关闭闸门启动的原因］◆闸门关闭泵的流量为零，零流量时泵的功率最小，电动机的启动电流也最小，所以关闭闸门启动可以减小起动功率和起动电流，并可缩短启动时间。◆电机转速达正常时，应迅速地逐渐打开闸门，不应在闸门关闭状态下长时间（一般不超过3分钟）空转，否则引起泵内水过热。［2］水泵的停止先关闭排水闸门，再停电动机。原因：为了防止突然停泵引起管路中的水锤作用［3］杂质泵的起动和停止◆泵应在清水条件下起动，在达到正常转速并打开排水闸门之后，应先输送清水冲洗管路，然后再输送矿浆。◆泵停车之前也应由打矿浆改打清水，待管路中矿浆全部被置换之后，再行停车。8、水泵运转过程中的注意事项［1］注意轴承温度，滑动轴承不得超过75℃，滚动轴承不得超过70℃。［2］填料箱的水封环要经常供水，松紧适度，过紧会使填料过热甚至冒烟，过松将大量漏水。［3］定期更换轴承箱润滑油，注意供油量合适。［4］定期检查下列各点：◆叶轮入口密封环的间隙是否磨损过大，弹性联轴器的连接是否牢固，吸水管是否漏气，底阀有无堵塞及卡住现象。，各仪表是否准确。［5］运转过程中出现噪音及不正常音响，应立即停车检查。9、离心泵常见故障及其排除方法［1］水泵吸不上水的原因及排除方法A、起动前未注满水，其原因往往是吸水管下端底阀漏水。应及时修理底阀。B、吸水高度超过允许值或要求压入式工作的砂泵灌注高度不够。必须减小吸水高度或增加灌注高度。C、吸水管或滤水网被堵塞。应立即停泵检查，疏通及冲洗堵塞处。D、吸水管接口或水泵填料箱漏气。发生这种故障时，真空表读数较低。必须修理吸水管或更换填料。E、水泵电动机的旋转方向不对。应注意检查电机线路，更换转向。F、杂质泵内部流道被堵塞。应检查泵体及叶轮，清除堵塞物，并注意防止各种杂物进入矿浆池。［2］水泵排水量较正常为低的原因及排除方法A、水泵转速未达额定值，检查原因予以排除。B、吸水管或叶轮局部堵塞，应检查清理堵塞处。C、水泵密封环间隙过大，多级泵水泵叶轮和导水圈未对中。必须更换密封环或重新安装水泵，正确对中。D、水泵吸入侧接口不严或填料箱有少量漏气，应详细检查予以排除。E、水泵及杂质泵的流通部件严重磨损，内部损失增加，因而水泵扬程和流量下降、应检修水泵，更换磨损部件。F、排水管道被沉积物部分堵塞而使管道阻力过大，应清洗管道，除掉内部沉积物。［3］水泵电机过负荷的原因及排除措施A、水泵安装不正确，泵壳和转子发生摩擦。B、平衡盘严重磨损，泵轴窜动过多，致使转子和泵壳发生摩擦或卡住。应立即更换平衡盘上的承磨环，并调整平衡盘的间隙。C、杂质泵矿浆浓度过大，增大了泵的功率。应对浓度加以控制。E、杂质泵因部件严重磨损，使泵的损失加大，增加泵的负荷。应进行定期检修，更换易损部件。F、水泵选择偏大，泵运转时流量和功率超过要求。应对水泵进行调节，使工况向小流量移动，降低电机负荷。G、排水管道发生破裂，使管道阻力突然下降，因流量过大而使电机过负荷。（二）活塞式水泵1、活塞式水泵的工作原理1－水缸2－活塞3－活塞杆4－吸水阀5－排水阀6－曲柄7－连杆8－十字头◆当原动机带动曲轴旋转时，通过曲柄、连杆和十字头将旋转运动变为活塞在水缸中的往复直线运动。◆活塞自左端向右移动时，水缸工作容积（阴影部分）增大并形成负压，使水池中的水在大气压力的作用下，经滤水器和吸水管，推开吸水阀进入水缸。活塞到达右端时，水缸的工作容积被水充满，吸水过程结束。◆当活塞从右端向左移动时，水缸中水压上升，吸水阀关闭，排水阀打开，开始排水。随着活塞左移，水缸的工作容积逐渐减小，缸中的水被挤压到排水管中。活塞移到左端，排水结束。◆随后活塞右移又开始另一次吸水过程。活塞在缸中每往复一次就吸一次水、排一次水，称为一个工作循环。◆因为水泵工作时，活塞在缸中往复运动所以这种水泵也称作往复式水泵。2、活塞式水泵的工作特性［1］水泵启动前不必注水。［2］水泵的流量决定于缸的尺寸和泵的转速。［3］水泵工作扬程的高低完全决定于管道特性。［4］必须在闸门完全打开的情况下启动。［5］水泵的流量是不均匀的。（三）泵房的布置根据泵的形式不同，分为卧式泵房和立式泵房。根据地形及进水要求，分为地上式、地下式或半地下式。并列式顺列式双列式（四）管道系统阀门的选择◆清水管道上选用结构简单、轻巧灵活的闸阀。◆重介或矿浆管道选用耐磨损、易拆卸检修、不易被杂物堵塞的闸阀。［常用的阀类有］◆暗杆楔式单闸板闸阀◆明杆平行式双闸板闸阀◆电动闸阀◆截止阀◆旋转阀或球阀◆隔膜式衬胶法◆蝶阀◆逆止阀三、送风机械1、概述选煤厂送风机械根据其产生的压力大小分为以下四类：［1］空气压缩机（简称空压机）产生的空气计示压力大于0.2MPa用作介质桶的介质搅拌和贮煤仓的气力吹仓［2］鼓风机（包括压风机）产生的空气计示压力为15-200kPa用作跳汰机的风源［3］通风机产生的空气计示压力为0-15kPa主要用于除尘、干燥、锅炉鼓风及厂房通风等场所［4］真空泵◆产生的空气计示压力小于零，具有一定真空度。◆真空泵及压风机和真空过滤机配套使用，真空泵用于抽吸滤液，使粉煤脱水，压风机输送高压空气到过滤机，吹落滤网上的滤饼。2、通风机和通风管道［1］离心式通风机的基本结构和工作原理1－叶轮2－叶片3－轴4－机壳5－进风口通风机工作原理◆主轴3带动叶轮旋转时，由于叶片与空气相互作用，使空气得到能量，并且和叶轮一起旋转，空气旋转产生的离心力作用，将它甩向叶轮外围并且压力升高，而叶轮入口压力降低，风机入口外面的空气在大气压力作用下，源源不断地进入叶轮，叶轮外围甩出的高压高速空气，经螺壳型机壳4汇集，并将其部分动能转化为静压能，然后从排出管排走。◆由于风机是淹没在大气中工作，所以无需向水泵那样起动前先注水。•［2］轴流式通风机基本