水環(huán)真空泵與其它類型的瓦斯抽放設(shè)備相比,具有運(yùn)行噪音小、拆裝、維護(hù)方便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),特別是當(dāng)抽出瓦斯?jié)舛冗_(dá)到爆炸界限時(shí),也沒(méi)有爆炸危險(xiǎn),具有較高的安全性。因此,在瓦斯?jié)舛冉?jīng)常變化的礦井已逐步取代羅茨真空泵,使用日益廣泛。在水環(huán)真空泵選型計(jì)算中,泵入口絕對(duì)壓力如何計(jì)算,將直接影響到泵流量的確定,采用不同的計(jì)算方法,結(jié)果會(huì)相差很多,一些問(wèn)題值得探討。

1、水環(huán)真空泵選型設(shè)計(jì)中有關(guān)參數(shù)的確定

　　我們知道,礦井瓦斯抽放量、瓦斯泵壓力、泵入口絕對(duì)壓力是水環(huán)真空泵選型設(shè)計(jì)中重要的3個(gè)參數(shù)。

1.1、礦井瓦斯抽放量

式中: QK ———礦井瓦斯抽放量,m3 /min;

　　ΣQc ———礦井抽出的純瓦斯量之和,m3 /min;

　　X ———瓦斯泵入口處瓦斯?jié)舛? X ≥0.3;

　　η———瓦斯泵效率, 0.8;

　　K———抽放備用系數(shù), K = 1.2。

1.2、瓦斯泵壓力

　　瓦斯泵壓力是從井下鉆孔開始,經(jīng)過(guò)瓦斯抽放管路至瓦斯泵,再?gòu)耐咚贡盟偷接脩羲�消耗的全部阻力損失之和,即:

式中: HB ———瓦斯泵壓力, Pa;

　　hi ———井下負(fù)壓管路系統(tǒng)全部阻力損失, Pa;

　　hz ———井下抽放鉆場(chǎng)或鉆孔口所需負(fù)壓, Pa;

　　ho ———地面正壓管路系統(tǒng)全部阻力損失, Pa;

　　hc ———用戶在瓦斯管出口所需正壓, Pa;

　　K———備用系數(shù), K =1. 2。

1.3、泵入口絕對(duì)壓力

　　當(dāng)前,水環(huán)真空泵入口絕對(duì)壓力Pr通常是取泵所在地大氣壓力P1 與瓦斯泵壓力的差值。即:

式中: Pr ———泵入口絕對(duì)壓力, Pa;

　　P1 ———當(dāng)?shù)卮髿鈮? Pa;

　　其它符號(hào)意義同式(2) 。

　　目前,我國(guó)水環(huán)真空泵性能曲線都是按照工況狀態(tài)的流量繪制的。水環(huán)真空泵性能曲線是在出口壓力P0 = 101 325 Pa、進(jìn)氣溫度T0 = 273 + 20 K狀態(tài)下,不同直徑的葉輪在不同轉(zhuǎn)速時(shí)泵吸入口吸氣量與吸入口處絕對(duì)壓力間的關(guān)系曲線。所以,需要將按照公式(1)計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的礦井瓦斯抽放量換算成工況狀態(tài)下流量,即:

式中: QB ———泵入口吸氣量,m3 /min;

　　Qk ———礦井瓦斯抽放量,m3 /min;

　　P0 ———標(biāo)準(zhǔn)大氣壓, P0 = 101 325 Pa;

　　T0 ———瓦斯抽放行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的絕對(duì)溫度, T0 = 273 + 20 , K;

　　Pr ———泵入口絕對(duì)壓力, Pa;

　　T1 ———泵入口抽放氣體的絕對(duì)溫度, 273 + t ,K;

　　t———泵入口抽放氣體的溫度, ℃。

　　經(jīng)分析計(jì)算,當(dāng)T1 - T0 ≤15 ℃時(shí),溫度變化對(duì)泵吸氣量的影響小于5 % ,所以在選型過(guò)程中一般可假設(shè)T1 = T0 ,忽略溫度的影響。因而,泵入口絕對(duì)壓力Pr 就決定著水環(huán)泵入口吸氣量的大小。

　　根據(jù)公式(3)和(4) ,當(dāng)泵所在地大氣壓力越低,則泵吸入口絕對(duì)壓力就越小。為滿足礦井瓦斯抽放量的要求,泵的吸氣量應(yīng)是礦井瓦斯抽放量的P0 /Pr 倍。