水环真空泵选型设计中泵入口绝对压力的计算

　　水环真空泵与其它类型的瓦斯抽放设备相比,具有运行噪音小、拆装、维护方便、适用范围广等优点,特别是当抽出瓦斯浓度达到爆炸界限时,也没有爆炸危险,具有较高的安全性。因此,在瓦斯浓度经常变化的矿井已逐步取代罗茨真空泵,使用日益广泛。在水环真空泵选型计算中,泵入口绝对压力如何计算,将直接影响到泵流量的确定,采用不同的计算方法,结果会相差很多,一些问题值得探讨。

1、水环真空泵选型设计中有关参数的确定

　　我们知道,矿井瓦斯抽放量、瓦斯泵压力、泵入口绝对压力是水环真空泵选型设计中重要的3个参数。

1.1、矿井瓦斯抽放量

式中: QK ———矿井瓦斯抽放量,m3 /min;

　　ΣQc ———矿井抽出的纯瓦斯量之和,m3 /min;

　　X ———瓦斯泵入口处瓦斯浓度, X ≥0.3;

　　η———瓦斯泵效率, 0.8;

　　K———抽放备用系数, K = 1.2。

1.2、瓦斯泵压力

　　瓦斯泵压力是从井下钻孔开始,经过瓦斯抽放管路至瓦斯泵,再从瓦斯泵送到用户所消耗的全部阻力损失之和,即:

式中: HB ———瓦斯泵压力, Pa;

　　hi ———井下负压管路系统全部阻力损失, Pa;

　　hz ———井下抽放钻场或钻孔口所需负压, Pa;

　　ho ———地面正压管路系统全部阻力损失, Pa;

　　hc ———用户在瓦斯管出口所需正压, Pa;

　　K———备用系数, K =1. 2。

1.3、泵入口绝对压力

　　当前,水环真空泵入口绝对压力Pr通常是取泵所在地大气压力P1 与瓦斯泵压力的差值。即:

式中: Pr ———泵入口绝对压力, Pa;

　　P1 ———当地大气压, Pa;

　　其它符号意义同式(2) 。

　　目前,我国水环真空泵性能曲线都是按照工况状态的流量绘制的。水环真空泵性能曲线是在出口压力P0 = 101 325 Pa、进气温度T0 = 273 + 20 K状态下,不同直径的叶轮在不同转速时泵吸入口吸气量与吸入口处绝对压力间的关系曲线。所以,需要将按照公式(1)计算得到的标准状态下的矿井瓦斯抽放量换算成工况状态下流量,即:

式中: QB ———泵入口吸气量,m3 /min;

　　Qk ———矿井瓦斯抽放量,m3 /min;

　　P0 ———标准大气压, P0 = 101 325 Pa;

　　T0 ———瓦斯抽放行业标准规定的标准状态的绝对温度, T0 = 273 + 20 , K;

　　Pr ———泵入口绝对压力, Pa;

　　T1 ———泵入口抽放气体的绝对温度, 273 + t ,K;

　　t———泵入口抽放气体的温度, ℃。

　　经分析计算,当T1 - T0 ≤15 ℃时,温度变化对泵吸气量的影响小于5 % ,所以在选型过程中一般可假设T1 = T0 ,忽略温度的影响。因而,泵入口绝对压力Pr 就决定着水环泵入口吸气量的大小。

　　根据公式(3)和(4) ,当泵所在地大气压力越低,则泵吸入口绝对压力就越小。为满足矿井瓦斯抽放量的要求,泵的吸气量应是矿井瓦斯抽放量的P0 /Pr 倍。