水環(huán)真空泵與其它類型的瓦斯抽放設備相比,具有運行噪音小、拆裝、維護方便、適用范圍廣等優(yōu)點,特別是當抽出瓦斯?jié)舛冗_到爆炸界限時,也沒有爆炸危險,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)真空泵選型計算中,泵入口絕對壓力如何計算,將直接影響到泵流量的確定,采用不同的計算方法,結果會相差很多,一些問題值得探討。

1、水環(huán)真空泵選型設計中有關參數(shù)的確定

　　我們知道,礦井瓦斯抽放量、瓦斯泵壓力、泵入口絕對壓力是水環(huán)真空泵選型設計中重要的3個參數(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)過瓦斯抽放管路至瓦斯泵,再從瓦斯泵送到用戶所消耗的全部阻力損失之和,即:

式中: HB ———瓦斯泵壓力, Pa;

　　hi ———井下負壓管路系統(tǒng)全部阻力損失, Pa;

　　hz ———井下抽放鉆場或鉆孔口所需負壓, 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、泵入口絕對壓力

　　當前,水環(huán)真空泵入口絕對壓力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 ———泵入口絕對壓力, Pa;

　　P1 ———當?shù)卮髿鈮? Pa;

　　其它符號意義同式(2) 。

　　目前,我國水環(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)速時泵吸入口吸氣量與吸入口處絕對壓力間的關系曲線。所以,需要將按照公式(1)計算得到的標準狀態(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 ———標準大氣壓, P0 = 101 325 Pa;

　　T0 ———瓦斯抽放行業(yè)標準規(guī)定的標準狀態(tài)的絕對溫度, T0 = 273 + 20 , K;

　　Pr ———泵入口絕對壓力, Pa;

　　T1 ———泵入口抽放氣體的絕對溫度, 273 + t ,K;

　　t———泵入口抽放氣體的溫度, ℃。

　　經(jīng)分析計算,當T1 - T0 ≤15 ℃時,溫度變化對泵吸氣量的影響小于5 % ,所以在選型過程中一般可假設T1 = T0 ,忽略溫度的影響。因而,泵入口絕對壓力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) ,當泵所在地大氣壓力越低,則泵吸入口絕對壓力就越小。為滿足礦井瓦斯抽放量的要求,泵的吸氣量應是礦井瓦斯抽放量的P0 /Pr 倍。