水环真空泵和水环压缩机安全检测检验规范.docx
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水环真空泵和水环压缩机安全检测检验规范
水环真空泵和水环压缩机安全检测检验规范
前言
本规范依据《河南省安全生产检测检验管理办法》和《河南省安全生产检测检验机构管理办法》规定，参照批准的检测机构检测业务范围，结合瓦斯抽采系统发展需要，特制定本规范。
本规范对煤矿瓦斯抽采利用系统及装备的组成进行了界定，其组成有：
1.钻机（车）及附加装置；2.井下泵站（含移动泵站）及附加装置；3.管网及附加装置；4.地面泵站机组及装置；5.井口瓦斯利用系统。
本规范由《河南省煤矿瓦斯抽采系统装备安全检测检验规范一、二、三、四（草稿）》和《河南省煤矿瓦斯利用系统装备安全检测检验规范（草稿）》组成。
《河南省煤矿瓦斯抽采系统装备安全检测检验规范一、二、三、四（草稿）》由《河南省煤矿瓦斯抽采系统泵站安全检测检验规范（试行）》
、《河南省煤矿瓦斯抽采系统管网安全检测检验规范（试行）》
、《河南省煤矿瓦斯抽采系统监控计量装置安全检测检验规范（试行）》
、《河南省煤矿瓦斯抽采系统钻机（车）安全检测检验规范（试行）》四部分组成。
《河南省煤矿瓦斯利用系统装备安全检测检验规范（草稿）》待定。
河南省煤矿在用水环真空泵和水环压缩机安全检测检验规范（草稿）
1范围
本标准规定了煤矿在用水环真空泵和水环压缩机性能检验方法。
本规范适用于煤矿在用地面和井下移动式水环真空泵和水环压缩机组成的矿井瓦斯抽放系统设备的安全技术性能检测。
本规范适用于以孔板和计量喷嘴测量水环泵的气体流量，但计量喷嘴只适用于水环真空泵气体流量的测量。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后的所有修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这引起文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
下列文件中的条款通过本规范的引用而构成为本规范的条款。
2.1.煤矿在用空气压缩机安全检测检验规范AQ1013—2005
2.2.水环真空泵和水环压缩机试验方法GB/T13929—2010
2.3水环真空泵和水环压缩机气量测定方法GB/T13930—2010--T
2.4煤矿瓦斯抽采基本指标AQ1026----2006
2.5煤矿瓦斯抽放规范AQ1027----2006
2.6水环真空泵和水环压缩机JB/T7225--2007
2.7煤矿安全监控系统通用技术要求AQ6201__2006
2.8三相异步电动机试验方法GB1032---85
2.9《煤矿安全规程》2004版
2.10煤矿瓦斯抽采工程设计规范GB50471--2008
2.11<机械振动恒态（刚性）转子平衡品质要求>GB/T9239.1-2006
第1部分:
规范与平衡允差的检验
2.12<.在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动>GB/T6075.4-2001|第4部分不包括航空器类的燃气轮机驱动装置
2.13<容积式压缩机噪声的测定>GB4980
2.14.《机械密封技术条件>JB-T4127.1-1999
2.15.《机械密封》JB/T4127.3-2011第3部分:
产品验收技术条件
2.16.《泵的振动与噪音测量》JB/T8097JB/T8098
3术语和定义
以下术语和定义适用于本标准。
3.1瓦斯抽放设备
专指把煤层、岩层或采空区中瓦斯抽出的设备，具体为水环真空泵和水环压缩机组成的瓦斯抽放系统，包括抽放泵、管路系统、监测及安全装置
3.2气量（流量）
气量（流量）—单位时间内从泵的出口排出到管路中的气体体积。
水环真空泵的气量是指入口在给定的真空度下，出口为大气压1013.25hPa时，单位时间内通过泵入口的，单位为m³/min。
水环压缩机的气量是指出口在给定压力下，入口为大气压1013.25hPa时，单位时间内通过压缩机入口的气体体积，单位为m³/min。
3.2最大气量（最大流量）泵的最大气量是指气量特性曲线上的最大值，单位为m³/min。
3.3真空度（压力）水环真空泵的真空度是指入口处在真空状态下气体的稀薄程度，用入口处气体的绝对压力表示，单位为hPa。
3.4极限真空（极限压力）
水环真空泵的极限真空或称作极限压力，是指入口处气量为零时的真空度，单位为hPa。
3.5排出压力排出压力是指水环压缩机出口处的绝对压力与大气压力的差值，单位为MPa。
3.6工作压力范围工作压力范围是指水环压缩机允许连续工作的排出压力范围，单位为MPa。
3.7轴功率
轴功率是指泵实际消耗的功率，单位为KW。
3.8等温压缩功率等温压缩功率是指气体温度不变，泵将气体由一定的吸气压力压缩到一定的出口压力所需的理论上的功率，单位为KW。
3.9等温压缩效率气体等温压缩理论功率与轴功率之比，用百分比表示。
3.10规定条件泵性能试验及验收测量时规定具备的条件，该条件为：
a）入口气体为环境空气；
b）环境空气压力为1013.25hPa，温度为20℃；
c）进水温度为20℃；
d）环境空气相对湿度为70％；
e）泵转速为规定转速，单位为r/min。
性能试验或验收测量的实际条件大多数情况下与规定条件是不相符的，应按规定条件对结果进行换算，以便与规定值进行比较。
4型式与基本参数
4.1型式
水环真空泵和水环压缩机可分为以下型式：
a）单级水环真空泵（包括水环压缩机）；
b）两级水环真空泵；
c）两级水环压缩机。
以上型式均可按单作用轴向吸排气以及双作用轴向吸排气或径向吸排气设计使用。
水环真空泵可与大气喷射器组合使用。
4.2基本参数
4.2.1水环真空泵和水环压缩机的基本参数推荐按表1、表2、表3和表4的规定设计使用。
4.2.2单级水环真空泵的极限真空推荐按33hPa或160hPa设计使用，也可按其他指标设计使用。
4.2.3表1、表2、表3、表4中基本参数是在规定的条件下得出的，允许按GB/T13829的规定使用。
表1单级水环真空泵基本参数
最大气量
M³/min
作压缩机用时推荐工作压力范围
MPa
极限真空
hPa
带一级大气喷射器时极限真空
hPa
0.8,1.5,3,6,9,12,20，
25，30，42,50,60,85,100
120,150,180,210,250,300，
350,400,450,500,550,600，
700,800,900,1000
0~0.12
33（160）
15（33）
注：
泵的极限真空为33hPa时，配大气喷射器的极限真空为15hPa；
泵的极限真空为160hPa时，配大气喷射器的极限真空为33hPa。
表2两级水环真空泵基本参数
最大气量
M³/min
极限真空
hPa
带一级大气喷射器时极限真空
hPa
0.4,0.8,1.5,3,6,9,
12,15,20,25,30,42,60
30
10
表3单级水环压缩机基本参数
最大气量
m³/min
工作压力为0.15MPa时气量
m³/min
工作压力为0.25MPa时气量
m³/min
工作压力范围
MPa
3
2.5
2
0.15~0.3
6
5
4
9
7
6
12
10
9
15
13
11
20
17
15
25
22
20
30
27
24
42
36
33
50
42
40
60
50
48
70
60
56
85
73
68
100
85
80
120
102
96
表4两级水环压缩机基本参数
排出压力为0.3MPa时气量
m³/min
排出压力为0.3MPa时气量
m³/min
工作压力范围
MPa
1.5
1
0.3~0.6
3
2
6
4
9
7
12
9
15
12
20
16
25
20
30
24
参考空气压缩机应是符合GB/T3853、MT687等相关标准的正式产品有关参数和符号
基本参数及符号
符号
量的名称
单位
符号
中文名称
Q
容积流量
m3/min
立方米每分
n
转速
r/min
转每分
p
压力
Pa
帕
P
功率
kW
千瓦
V
容积
m3
立方米
t
时间
s
秒
T
热力学温度
K
开
η
效率
——
——
ρ
质量密度
㎏/m3
千克每立方米
R
气体常数
J（㎏·K）
焦每千克开尔文
5技术要求
5.1基本要求
5.1.1外观
目测检验，要求各部分连接合理，各种管路、电缆应布置整齐。
5.1.2证件
井下泵站设备应有安全准用标志，地面泵站设备应有相关证件（如贮气罐检验证书、安全阀检定证书、油的闪点等）。
5.1.3安全保护装置
有下列情况之一时能报警并自动停车
a压力循环油压低于设计规定值；
b冷却水中断；
c压缩机排气温度、水环泵吸排气温度超限：
排气温度超限；
——压缩机排气温度单缸超过190℃、双缸超过160℃。
——井下移动式空气压缩机：
往复活塞式排气温度超过180℃；喷油回转式排气温度超过120℃（采用金属滑片的超过130℃）。
——往复活塞式曲轴箱内润滑油温度超过80℃。
d风包内的温度超过120℃时。
5.2性能要求
5.2.1水环泵的特性曲线及性能指示数据表，即不同转速下的气量曲线，轴功率曲线，等温压缩效率曲线和供水量曲线，性能指标数据表中必须包括该转速下泵的最大气量和最大轴功率。
这些曲线和数据表应是在规定条件下得出的，并作为验收测量的依据。
参见产品说明书。
特性曲线：
气量曲线，轴功率曲线，等温压缩效率曲线和供水量曲线
性能指示数据表（标明该转速下泵的最大气量和最大轴功率）
5.2.2单级水环真空泵在真空度为400hPa点的气量应不小于该泵最大气量的90％，两级水环真空泵在真空度为80hPa的气量应不小于该泵最大气量的80％。
5.2.3.负压或压力、真空度
单级水环真空泵
泵的极限真空为33hPa时，配大气喷射器的极限真空为15hPa；
泵的极限真空为160hPa时，配大气喷射器的极限真空为33hPa。
5.3驱动机
5.3.1泵配带的驱动机的额定功率一般应不小于泵在允许使用的范围内的最大轴功率的1.1倍；当确定该泵的轴功率在任何情况下都不会超过驱动机功率时，可不留或少留额外余量。
5.3.2当泵抽吸或压送易燃、易爆的气体时，配套的驱动机必须按国家、行业有关标准、隔爆等级，及其他要求（如适应高原气候、防腐等）。
5.4平衡
转动部件应进行静平衡或动平衡试验，当转动部件的外径小于或等于其轴向长度并且转速大于1000r/min时应进行平衡试验，其余情况可只进行静平衡试验，静平衡和动平衡精度应不低于GB/T9239.1-2006中规定的G6.3级。
当泵采用皮带传动时，皮带轮也应进行静平衡试验。
5.5振动
泵的振动烈度应不超过JB/T8097中C级的规定值。
当泵的中心高大于550mm，转速低于或等于600r/min时，可按>600r/min~1500r/min类别评价振动级别。
振动的测点为：
a）单级水环真空泵真空度为400hPa点；
b）两级水环真空泵真空度为80hPa点；
c）水环压缩机为最大排出压力点。
或应符合GB/T6075.4的规定。
5.6噪声
水环真空泵的噪声级应不超过JB/T8098中C级加6dB（A）的规定值，其测点为：
a）单级水环真空泵真空度为400hPa点；
b）两级水环真空泵真空度为80hPa点；
c）水环压缩机为最大出口压力点。
或按GB4980方法,测得的机房内噪声不得超过90dB。
5.7轴承的工作温度
轴承的工作温度应不高于环境温度35℃，并且最高温度应不高于75℃。
58润滑
使用说明书中应有关于所有润滑种类、计量和使用频率的内容。
5.9轴封/机械密封
机械密封应能够承受给定的工作条件，选取的密封材料应能满足腐蚀、磨损和机械应力等工作条件的要求。
机械密封的安装要求、检查试验应按JB/T4127.1和JB/4127.3的规定进行，水环真空泵机械密封的水压试验压力为0.3MPa，水环压缩机机械密封的水压试验压力应不低于最高工作压力的2倍，并且最低不得低于0.3MPa。
5.10压缩机油
使用的压缩机油的闪点不低于215℃。
5.11转速
转速测量值与额定值间允许的最大偏差±3%。
6检验方法、设备和精度
6.1总则
6.1.1规定的检测设备和各种测量方法所涉及的测量仪器仪表的精度应符合本标准的规定，并经计量部门检定合格。
表一测电仪表精度
表二测试过程中测量参数的允许波动范围表三同一量重复测试结果之间的变化限度（95％置信限度）
表一测电仪表精度
名称
精度等级/级
说明
电参数测定仪
0.5
电流表
电压表
瓦特表
互感器
0.5
0.5
0.5
0.5
测试时仪表的指示值应在全量程的1/3以上。
用二瓦特表测量三相功率时可以例外，但其指示的电流、电压值不应低于瓦特表额定电流电压值的60%
表二水环真空泵运转参数的允许波动范围
运转参数
测试值与规定值间允许的
最大相对偏差（或偏差）
任一参数的一组读数相对于其平均值的最大允许波动范围
空气压缩机吸气压力
——
±0.5%
总压力比
±1.0%
±0.5%
空气压缩机吸气温度
——
±1.0%
主轴转速
±3.0%
±1.0%
空气压缩机吸气温度与进口冷却水温度的差值
±8.0%
±1.0%
冷却水流量
±10%
±3.0%
电压
±5.0%
±2.0%
电源效率
±1.0%
±0.5%
表三同一量重复测试结果之间的变化限度（95％置信限度）
条件
读书组数
每一量的最大读数和最小读数之间相对平均值的允许差异
气量、压力、转矩、输入功率/％
转速/％
稳定
1
3
5
7
9
13
>20
1.2
1.8
3.5
4.5
5.8
5.9
6.0
0.4
0.6
1.0
1.4
1.6
1.8
2.0
6.1.2检测前应对压风系统中的全部设备、连接管路、测压点、测温点作密封性检查，不应泄漏。
6.1.3检测负责人应由在测试技术方面有丰富经验的技术人员担任，一般检测人员应由具有一定的检测专业知识并能够对矿用空气压缩机检测进行熟练操作的人员担任，所有检测人员都应有经过主管部门考核合格后颁发的检测员证，并做到持证上岗。
6.2依据《抽采设计》审核泵站的装机能力满足抽采达标要求：
6.2.1系统抽采达标工况流量
6.2.2应检地面抽采泵站、井下抽采泵站最大抽采流量。
6.2.3工作泵、备用泵流量选择。
依据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第十五条规定：
工作泵流量不小于工况流量的2倍，即2*（100*达标抽采量*标准大气压）/瓦斯浓度*（当地大气压-泵负压）。
备用泵流量不小于最大单台工作泵的流量。
6.2.4应检抽采系统泵站设备选型及技术性能符合性审核
a）地面泵站（组）
b）井下泵站（组）
6.3运转试验
6.3.1泵应在规定转速下及工作范围内工况点进行运转试验，并检查以下项目：
a）按JB/T7255的规定指标检查轴承温升；
b）轴封和连接部位的密封性；水压试验:
承受流体压力的零件应进行环境温度下的清水压力试验，水环真空泵的试验压力为0.3MPa。
水环压缩机试验压力应不低于工作压力的2倍，且最低试验压力应不低于0.3MPa。
水压试验的持续时间应不少于10min，不得有渗水或漏水等现象。
c）振动测量
泵的振动测量应按JB/T8097的规定
d）噪声测量
泵的噪声测量应按JB/T8098的规定。
E）平衡试验
转动部件的静平衡或动平衡试验应按GB/T9239的规定。
6.3.2泵的运转时间为：
驱动功率小于等于10KW，应不少于30min，驱动功率大于100kW应不少于60min。
6.3.3泵的运转试验的工况应按以下规定进行：
a）单级水环真空泵为入口压力400hPa点;
b）两级水环真空泵为入口压力80hPa点;
c）水环压缩机为最大工作压力点。
6.4性能试验
6.4.1水环真空泵的性能试验应测量在给定转速下不同吸入压力（真空度）时的气量、轴功率、效率、以及极限压力（极限真空度）。
水环压缩机的性能试验应测量在给定转速下不同排出压力（包括最大工作压力）时的气量、轴功率、效率。
泵性能试验时应同时测量轴承的温度、环境空气的相对湿度、大气压力、环境空气的温度、排气温度及供水的温度、压力和供水量（见图1）
1—气压计；9—分离器；
2—温度计；10—压力计；
3—节流装置11—温度计；
4—调节闸阀；12—调节闸阀；
5—压力计；13--调节闸阀；
6—温度计；14--流量计；
7—电动机；15--温度计；
8—泵；16—压力计；
注：
作水环压缩机试验时不装调节阀4，水环真空泵试验不要求有背压时可不安装调节阀12。
图1试验系统装置示意图
6.4.2水环真空泵进行型式试验时，性能试验的测点的数目不少于12个（包括6.4.4规定的测点），在气量曲线发生显著变化的区域，测点可以适当选择密一点。
水环压缩机进行型式试验时，性能试验的测点的数目可根据买方要求适当选择，至少应包括4.7.4规定的测点。
6.4.3配有大气喷射器的水环真空泵型式试验时，其测点数目可适当增多，除了测量水环真空泵单独工作时的性能外，还需测量配有大气喷射器时的气量、轴功率以及极限真空度。
6.4.4检验性能试验的测点至少应包括以下三点。
a）单级水环真空泵为：
环境压力（或接近环境压力）、入口压力为400hPa及极限真空度；
b）两级水环真空泵为：
环境空气压力（或接近环境空气压力）、入口压力为80hPa及极限真空度；
c）水环压缩机为：
环境空气压力（或接近环境空气压力）、合同规定的工作压力点（若合同未按规定工作压力应选择低于最大工作压力的中间点）及最大工作压力。
7.气量、压力、转速和轴功率的测量及效率的计算
7.1气量的测量
气量的测量应按GB/T13930的规定进行。
7.2吸入压力（真空度）的测量
7.2.1吸入压力的测量可在泵的入口处进行，可采用液柱压力计（U型管压力和单管压力计）或弹簧真空压力计，测量仪器连接管线额的内径不得小于6mm，该管线的设置要避免弯曲，并保证连接管的密封性及尽可能避免管路由于冷凝而出现阻塞。
7.2.2采用液压柱压力计测量吸入压力时，压力计中的液体应保持洁净，以免由于表面张力的变化而引起误差，精度不得低于1.5级。
7.2.3采用弹簧压力计或其他压力计时，其精度不得低于0.4级。
7.2.4用液压柱压力计或弹簧真空压力计测量时，吸入压力按式
（1）计算。
p1=p0-pel′…………………
（1）
式中：
p1—泵的入口处的气体绝对压力，单位为百帕（hPa）；
pel′—压力计表压值，单位为百帕（hPa）；
p0—环境空气压力，单位为百帕（hPa）。
7.3排出压力测量
7.3.1可以采用液柱压力计或弹簧压力计在水环压缩机汽水分离器的出口法兰附近处测量水环压缩机的排出压力。
7.3.2当水环真空泵需要测排出压力时，可在水环真空泵出口法兰附近或汽水分离器的出口法兰附近处测量.。
7.3.3采用弹簧管压力计测量时，精度不低于0.4级，读数应当读到测量压力的1/100，其使用量程应在1/3以上。
7.3.4水环压缩机的排出压力按式
（2）计算。
pe2=pe2′+p0-0.101325…………………
（2）
式中：
pe2—水环压缩机排出压力（表压），单位为兆帕（MPa）；
pe2′—压力计表压值，单位为兆帕（MPa）；
p0—环境空气压力，单位为兆帕（MPa）。
7.4转速的测量
转速测量可采用直接显示的数字仪表测出测量时间内的转数。
对于交流电机驱动的泵，可由平均频率观测值和转差率确定。
当采用闪光测频法和感应线圈法测定转数和转差率时，可按GB/T1032-2005中4.4.5的规定进行。
7.5轴功率的测量和效率的计算
7.5.1总则
泵的轴功率可通过测量转速和扭转力钜得出或测量已知效率的电动机的输入功率来确定。
7.5.2扭转力矩的测量
扭转力矩应用能符合表3要求的适当的测功计或扭转计进行测量。
扭转力矩和转速的测量应切合实际做到适当的同步。
7.5.3电功率的测量和计算
7.5.3.1电功率的测量，根据传动方式的不同分为两种：
一种是直接传动（泵与电动机直联）；另一种是间接传动（泵与电动机间是通过变速箱或皮带传动）。
如果是通过测量电动机的输入功率来确定泵的轴功率，则应遵守下列条件：
a）a）电动机应是只在其效率已经以足够精度获知的情况下运转；
b）b）电动机效率应按GB/T1032的规定测量，并由电动机生产厂家予以说明。
7.5.3.2交流电动机的输入功率应使用两瓦特计法或三瓦特计法进行测量。
此时允许使用或是几个单相瓦特计、或是可同时测量两相或三相功率的一个瓦特计或积算的瓦时计。
其各测量仪表的精度应符合表3的规定。
7.5.3.3用电动机的输入功率计算轴功率按式（3）计算。
Pa=Pgηmotηint。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
（3）
式中：
Pa—泵的轴功率，单位为千瓦（kW）；
Pg—电动机输入功率，单位为千瓦（kW）；
ηmot—电动机效率；
ηint—传动效率，直接传动时ηint=1，皮带传动时，ηint=0.95；减速传动时，ηint=0.98.
7.5.4等温压缩效率的计算
泵的等温压缩效率按式（4）计算。
η=pis/pa*100%………………（4）
式中：
η—等温压缩效率；
pis—等温压缩功率，单位为千瓦（kW）。
pis按式（5）计算。
pis=38.37p1Qstlgp1/p2…………………………….（5）
式中：
p1—泵入口处气体绝对压力，单位为单位为兆帕（MPa）；
p2—泵出口处气体绝对压力，单位为单位为兆帕（MPa）；
Qst—测量条件下，泵入口压力为P1时，吸入状态下的气量，单位为立方米每分钟（m³/min）。
7.6供水量的测量
供水量q（L/min或m³/h）可用流量表或玻璃转子流量计等测量，流量计的精度等级应不低于2.5级。
供水压力可用精度等级不低于2.5级的弹簧压力计测量。
7.7温度的测量
用精度不低于±0.5℃的温度计测量环境空气温度及排气温度和工作水进水温度。
7.8环境空气压力用大气压力计测量，其精度应不低于1hPa，环境空气的相对湿度用于干湿球湿度计测量，其精度不得低于2.5级。
7.9振动和噪声的测量
振动和噪声的测量应按JB/T8097和JB/T8098的规定进行。
8检验结果的换算
8.1总则
8.1.1如果实验条件与规定条件不相符合，则应将实验结果换算到规定条件下。
8.1.2泵的规定条件为：
a）入口气体为环境空气；
b
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