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陕西黄陵二号煤矿有限公司，陕西 延安，727307
摘要：文章在对目前黄陵二号煤矿瓦斯抽放系统中水环真空泵应用现状进行介绍，分析了水环真空泵水的优点和缺点，并对水环式真空泵的应用前景进行了分析，以供参考。
关键词：煤矿井下；瓦斯抽放系统；水环真空泵；常见故障分析；优劣性；前景。
1引言
在目前我国经济飞速发展的同时，我国社会对于各种能源的需求量也在与日俱增。而其中，煤炭作为我国目前主要的能源形式，其需求量的急剧增加也给煤矿企业带来巨大的生产压力。而由于在目前煤矿开采深度和开采难度在不断增加的同时，煤矿瓦斯危害问题也日益突出，且其一直以来也是煤矿井下安全生产管理的重点，尤其是黄陵矿业二号煤矿有限公司这种高瓦斯矿井，瓦斯防治工作尤为重要。目前黄陵矿业二号煤矿的瓦斯防治措施就是通过瓦斯抽放系统来对瓦斯浓度进行控制，而其中比较重要的设备就是2BEC系列的水环真空泵。这就需要针对此问题来深入研究并寻找相应的防治措施。
2 水环式真空泵的基本情况
2.1水环式真空泵的工作原理
水环式真空泵在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。在吸气阶段，水环逐渐远离轮毂，小腔的容积由小变大，当小腔与吸气口相通时，气体被吸入。在排气阶段，水环逐渐逼近轮毂，小腔由大变小，使气体被压缩，当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。随着叶轮的稳定转动，吸、排气过程连续不断地进行，因此可以连续不断地抽吸气体。
2.2水环式真空泵的优缺点
2.2.1水环式真空泵和其它类型的机械真空泵相比有以下优点：
(1)结构简单，制造精度要求不高，容易加工。操作简单，维修方便。
(2)结构紧凑，用较小的结构尺寸，可以获得较大的排气量。
(3)泵腔内没有金属摩擦表面，无须对泵内进行润滑。转动件和固定件之间密封可直接由水封来完成。
(4)泵腔内压缩气体过程温度变化很小，可认为是等温压缩，故可以抽除易燃、易爆的气体。
(5)由于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体及气水混合物。
2.2.2水环式真空泵缺点：
(1)效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。
(2)真空度低。这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。
3黄陵矿业二号煤矿瓦斯抽放系统中水环真空泵应用现状
3.1黄陵矿业二号煤矿瓦斯治理情况
陕西黄陵矿业二号煤矿属于高瓦斯矿井，井下煤层中蕴含着丰富的瓦斯，随着井下开采作业，瓦斯会被释放，而由于其密度比较小，容易随空气飘散或者在一个区域积聚，加之瓦斯本身具有导致人窒息的危害，且在浓度达到一定数值并遇到明火时容易发生火灾和爆炸等危害，因此，瓦斯浓度监测和控制也一直是煤矿井下重要的安全管理工作之一。在黄陵矿业二号煤矿井下开采作业中，也一直将先抽后采作为煤矿井下安全生产的首要原则。目前对瓦斯危害进行防治的主要手段，不仅用矿井通风措施来对瓦斯进行稀释，而且通过瓦斯抽放系统来对容易出现瓦斯积聚的部位进行瓦斯的抽放和对煤层中瓦斯的预抽。目前使用的煤矿瓦斯抽放系统主要的组成部分有抽放泵站、抽放管路以及附属设备设施等。其中抽放泵站主要的设备就是水环式真空泵，其具有较远的抽放距离和较高的极限负压，在目前煤矿井下的瓦斯抽放系统中广泛应用，成为目前煤矿井下一通三防瓦斯抽放装备中的最主要设备。黄陵二号煤矿主要使用的是山东淄博水环真空泵厂有限公司生产的2BEC系列水环式真空泵。
3.2山东淄博2BEC系列水环式真空泵在二号煤矿的安装分布
陕西陕煤黄陵二号煤矿共有5个永久水环式真空泵站和1个临时水环式真空泵站，其中地面一号风井和四盘区水环式真空泵站采用的是2BEC67型水环式真空泵，地面二号风井和北一十一联巷临时水环式真空泵站采用的是2BEC72型水环式真空泵，三盘区水环式真空泵站和北一十三联巷水环式真空泵站采用的是2BEC100型水环式真空泵。该系列水环式真空泵操作简单，稳定性好，易于检修维护，故障率低，因此得以在黄陵二号煤矿广泛应用。
3.3 山东淄博2BEC系列水环式真空泵的特点
3.3.1高可靠性
2BEC系列水环式真空泵采用了轴与叶轮孔的牢固热装过盈配合，轴与轴承安全系数大，因而具有相当高的可靠性。采用焊接叶轮，轮毂与叶轮全部加工，从根本上解决了动平衡问题，运行平稳，低噪音。
3.3.2维护方便
由于在泵的两端盖上设置了检查孔（拆下压板即可），因而可方便地查看内部结构或间隙，并可快速方便地更换排气口阀板。此外，填料的更换也可以在不拆泵盖的情况进行，十分方便。
3.3.3高效节能
该系列水环式真空泵采用了系统优化设计，分配板，叶轮等主要部件设计结构合理，效率较高。另外，该类水环式真空泵都采用了柔性排气设计，避免了气体压缩过程中的过压缩，通过自动调节排气面积而降低能量消耗，从而最终达到最佳运动状态。
3.3.4适应冲击结构
叶片采用钢板一次冲压成型，型线较好。焊接叶轮整体进行热处理，叶片具有良好的韧性，其抗冲压，抗折弯能力得以根本保证，适应冲击载荷。
3.4水环式真空泵在抽采系统中的应用
一趟完整的瓦斯抽采系统由瓦斯抽采管路、水环式真空泵、气水分离器、减速机、三相异步电动机、监测监控系统组成。其中 水环式真空泵在瓦斯抽采系统中起到至关重要的重要，相当于瓦斯抽采系统的“心脏”，在这里，我们以黄陵二号煤矿地面二号风井水环式真空泵站为例。黄陵二号煤矿地面二号风井水环式真空泵站设有3套抽采系统，每趟系统抽采系统安装有两台2BEC72型水环式真空泵，一备一用，每月倒换一次。根据瓦斯抽采管路连接的钻孔类型不同，水环式真空泵的进、排水量大小的不同（由于目前水环式真空泵进水量测量误差较大，我们一般通过三项异步电动机电流大小来判断水环式真空泵进、排水量情况），水环式真空泵使用时间不同，抽采数据相差较大。我们用同一台水环式真空泵进行试验，所得到数据如下图所示。
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由图中可以发现，瓦斯钻孔的类型对水环式真空泵的抽采效果有较大的影响。在一定范围内进、排水流量的越大，瓦斯抽采量越大；超过该范围，瓦斯抽采量不再随着进排水量的增加而增大。随着使用时间的推移，水环式真空泵的性能也逐渐下降。因此，根据实际情况合理调整各项数据是发挥水环式真空泵最大抽采能力的关键。
4水环真空泵水常见故障及处理方法
4.1真空度不够
造成水环式真空泵真空泵真空度不够的原因原因可能是电机供电不足导致转速不够；供水量不足；叶轮与分配板之间的间隙过大；机械密封破损导致漏水漏气；叶轮磨损过多；循环水排不出等。常用的处理方法有检查供电电压是否在电机额定的电压范围内；加大供水量（必须控制在正确的范围内，否则会导致电机超载发热）；调小叶轮与分配板的间隙（一般在0.15—0.20mm）；更换机械密封；更换叶轮；检查出水口的管路等等。
4.2不能启动或者启动后噪音大
水环式正空泵不能正常启动或启动后噪音大可能的原因是电机供电电压不足；电机缺相运行；泵长时间没用导致锈蚀；泵内吸入杂物；叶轮拖分配板。常用的方法有检查供电电压是否过低；检查电机接线是否都牢靠；如果泵长时间没用导致锈蚀的可以加点除锈剂或者打开泵盖人为去除锈迹；打开泵盖去除杂物；调节叶轮与分配板的距离。
4.3电机过热
水环式真空泵电机过热的可能原因有供水量过大导致电机超载；电机缺相；排气孔堵塞；叶轮拖动其他部件。常用的处理方法有减少供水量至正常范围（参照泵的使用说明书之供液量）；检查接线是否牢固；检查排气口；打开泵盖调节叶轮与其他部件的间隙。
4.4流量不足
水环式真空泵流量不足可能的原因有管路漏气漏液；阻力损失增加。常用的处理方法是检查连接处机械密封；检查管路及止回阀等有无故障。
5水环式真空泵的发展前景
目前，随着煤矿企业的快速发展，煤矿“四化”建设已逐渐露出雏形，智能化与自动化已经提上议程。同时人们的环保意识也逐渐增强，对瓦斯等有毒有害气的排放要求变得更高，在以后的煤矿瓦斯抽采系统中，水环式真空泵应能在以下几个方面进行改进，才能满足满足煤矿安全生产需求。
5.1提高泵体耐压耐腐蚀性
泵体锈蚀漏水是水环式真空泵常见问题，经常出现的是泵体裂缝、泵体砂眼、焊接部位渗水等。2BEC来非常麻烦。因此，研究新型的耐压耐腐蚀材料将是以后水环式真空泵的发展方向。
5.2排气系统抗干扰能力
随着人们环保意识的增强，瓦斯和其他有毒有害气体的排放受到越来越多部门的关注，以前直接排放到空气中的方法已经不可取。瓦斯发电项目已经逐渐成型，当抽采的瓦斯弄到达到8%以上时，瓦斯排气管路便可以连接瓦斯发电厂管理进行发电。该过程会造成瓦斯排放管路侧产生排气阻力，排气阻力过大时，会影响水环式真空泵的正常运行，甚至会引起水环式真空泵停机。因此，解决水环式真空泵排气系统抗干扰能力也是不容忽视的问题。
5.3与自动化智能化系统的结合性
随着煤矿“四化”建设的深入开展，瓦斯抽采泵站无人化值守、智能化管理项目也开始逐步落实。以往需要人工操作、记录的设施将逐渐被淘汰，如瓦斯抽采泵机械压力表、气水分离器水位刻度、机械阀门等将被更先进的电子产品取代。因此，及时更换相关配件，能够与自动化、智能化系统相结合，是水环式真空泵改进的必经之路。
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