瓦斯抽放系統的選擇及計算及設備選型

      BE1系列水環真空泵越來琥廣泛的應用于煤礦抽放瓦斯氣體，其選型的正確性對煤礦瓦斯抽入安全至關重要，本文介紹了2BE1系列水環真空泵的工作原理，以及在煤礦瓦斯氣體抽放中的應用和選型。

1   2BE1系列水環真空泵的結構特片和工作原理

1．1 結構特征

2BE1系列水環真空泵它主要由端蓋、軸封組件、配氣盤、泵體、轉子、氣水分離器、供水管路、進氣三通、軸封組件等組成。

1．2 工作原理

泵體與其兩側的前配氣盤、后配氣盤組成一個腔體。葉輪安放在腔體內，其軸與泵體軸平行并有一定的偏心距。前后配氣盤上開有吸排氣孔。

 1前軸承部件；2端蓋；3前配氣盤；4轉子；5泵體；6后配氣盤；7軸封組件；8后軸承部件；9供水管路。

      啟動泵前先向泵體內注入一定量的工作水，水量由自動排水閥控制。由于葉輪下部的葉片浸在水中，當葉輪旋轉時，葉片便帶動水運動，水受離心力的作用形成一緊 貼殼壁的旋轉水環，水環的軸線與泵體同線基本同軸，因而水環內表面與葉輪輪轂表面及兩側蓋端面之間形成1個月牙形工作空間，該空間被葉片分隔成若干個腔 室，腔室容積隨葉輪回轉不斷地改變。

葉輪順時針轉動，在前半轉，工作小腔容積由小變大形成真空。于是，外界的氣體通過進氣口進入前、后泵蓋的吸氣 腔，再通過配氣盤的吸氣孔進入工作腔室。在后半轉，工作小腔容積由大變小，氣體被壓縮，壓力升高經配氣盤的排氣口排出，部分水環也隨之被帶走。所以運行過 程中，必須連續向泵內供水，以保持泵內液環穩定的工作。

1排氣腔；2水環；3泵體；4吸氣腔；5葉輪。

2 瓦斯抽放系統的選擇及計算及設備選型

2．1 抽放管路系統的選擇及計算

2．1．1   抽放管路系統的確定

      在選擇瓦斯抽放管路系統時，主要根據抽入泵站位置、開拓巷道布置、管路安裝條件等進行確定。抽放管路應盡量選擇敷設在巷道曲線段少和跑離短的線路中，盡可能避開運輸繁忙巷道，同時還要考慮供電、供電、供水、運輸方便。

2．1．2抽放管路系統計算

1） 瓦斯管徑計算。根據瓦斯抽放管服務的范圍和抽放量的大小，其管么按下式計算：

D=0.1457(Q混/V)1/2
式中     D……瓦斯管內徑,m
V……管道中混合瓦斯的經濟流速,一般到V=5~15m/s
Q……管內混合瓦斯流量，m3/min。

2） 抽放管材的選擇和管徑的確定。抽放管材可選擇無縫鋼管和阻燃抗靜電聚乙烯塑料管，按照以上計算結果選擇合適的抽放管道。

3） 管路阻力損失計算。管路阻力損失包括直管阻力損失和局部阻力損失，對于邊界小、管路不是很長的礦井，其直管阻力損失可按下式計算：

   抽放管路阻力損失計算應選擇抽放系統服務年限內最困難時期的阻力損失進行計算;管路局部阻力損失安直管阻力損失的15%計算.總阻力損失為二者之和。

2．1 瓦斯抽放泵選型

2．2．1 瓦斯泵抽放流量計算

瓦斯泵流量應能滿足抽放系統服務年限內最大抽放量的需要。瓦斯泵流量按下式計算：

          Q泵=
式中   Q泵------瓦斯抽放泵的額定流量，m3/min；
Q-------最大抽放瓦斯純量，m3/min；
C-------瓦斯抽放泵入口處的瓦斯濃度；
η--------瓦斯抽放泵的機械效率；
K-------瓦斯抽放綜合系數。

2．2．2 瓦斯泵壓力計算

瓦斯抽放泵壓力，必須能克服抽放管網系統總阻力損失和保證鉆孔有足夠的負壓，以及能滿足泵出口正壓的需求。瓦斯抽入泵壓力按下式計算：

H泵=（H總+H孔+H正）K
式中   H泵-------瓦斯抽放泵的壓力，Pa；
       H總-------抽放管路總阻力損失，Pa
H孔------抽入鉆孔所需負壓。Pa
H正------瓦斯抽入泵排氣出口處正壓，Pa
K---------抽入備用系數。

    根據前面的管路阻力損失計算結果，就可以知道瓦斯抽放泵所需壓力的大小。

2．2．3 瓦斯抽放泵的選型

    根據上述計算結果，查對各瓦斯抽放泵的性能特性曲線或主要技術指標，選擇適合參數的瓦斯抽放泵。

3    瓦斯抽放泵站

      根據礦井采掘的具體位置及布置，一般2BE1系列水環真空泵將泵站設在地面（井下），瓦斯抽放泵房圍墻（棚欄）的圈定范圍應保障抽入瓦斯泵房周圍50m范 圍內無居民，20m范圍內無明火，不得有易燃、易暴物品，并安裝4只干粉滅火器和不少于0.5m3的黃沙。泵站周圍設有消火栓。瓦斯抽入泵房采用不燃型材 料建造。

      泵房進出端管路上設置有防回火、防回氣、防爆炸、氣水分離器、放空管等裝置；泵房內的所有設備和監測儀表均應防爆；同時，在抽放站應設置避雷系統，達至防雷目的。應由具有專業資質的相關部門或設計單位進行設計安裝。

     為保證瓦斯抽放系統的安全運行和礦井的安全生產，瓦斯抽放系統必須具備完善的安全監測系統，對泵站運行的環境瓦斯濃度、供水、抽放瓦斯濃度、抽入量、排放口瓦斯濃度等參數進行監測，如有條件，可通過掛靠進入礦井環境監測系統。

4    結語

     經過多次在煤礦瓦斯抽入的應用證明，此水環真空泵的選型方法簡單易行。正確地選型防止了煤礦瓦斯抽入設備能力不足造成的瓦斯安全隱患，并提高了水環真空泵的運行效率。