煤矿水泵设备选型设计方案.doc

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1、前言煤矿在建设和生产中，不断有地下水涌入矿井，为保证入井人员正常工作和安全生产。必须考虑排水问题，在建设与生产中要不间断的排水工作。在我国的煤炭企业中，煤矿的机电设备中，排水设备用量很多，消耗的电量很大。正确选择与使用水泵，合理配制主排水系统，提高系统运行的经济性，对于煤矿企业节能提效有着十分重要的意义。本设计对矿井排水系统做出详细设计，如有不妥，尽请指正。8一、排水系统简介《规程》第二百七十八条对主排水设备的水泵的要求是：必须有工作备用和检修的水泵。工作水泵的能力应在20h内排出矿井24h内的正常涌水量（包括充

2、填水和其他用水）。备用泵的能力不小于工作水泵能力的70%，工作和备用水泵的总能力应能在20h排出矿井24h的最大涌水量，检修水泵的能力不应小于工作水泵能力的25%，水文地质条件复杂的矿井，可在主要泵房内预留安装一定数量水泵位置。《规程》还对小涌水量矿井的水泵做了规定：对于正常涌水量为50m3/h及以下，且最大涌水量为100m3/h及以下的矿井，可选用两台水泵，其中一台工作，一台备用。一、作水泵必须的排水能力：根据规定，要求投入工作的水泵的排水能力为能在20h内排完24h的正常涌水量，即：QB==1.2×45=54

3、又工作水泵与备用水泵的总能力能在20h内排完24h的最大涌水量，即：QBmax=（Q为Qmax）1.2×70=84式中：Q——正常涌水量；Qmax——最大涌水量；QB——工作水泵必须的排水能力QBmax——工作与备用水泵必须的排水总能力二、水泵必须的扬程：作为估算，可以认为水泵必须产生的扬程为：HB==（756-609+5）/0.75=168m式中：——管路效率。立井：=0.860.92,756-609=147m是排水高度，5是吸水高度。参考下图8三、水泵选型根据以上计算的数据，选择QB和HB的水泵选D450-6

4、0-3四、水泵稳定性校验：为保证水泵工作稳定性，应满足下式：0.9H0＞Hg0.9×3×60＞151式中H0——水泵零流量时的扬程五、确定泵台数水泵台数：根据《〈煤矿安全规程〉》规定，“必须有工作、备用和检修的水泵”。“备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作和备用水泵的总能力，应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%”。即正常涌水时工作水泵台数==54/168=0.32取一台式中为所选水泵额定流量（）;备用水泵台数=70%=70%×1=0.7取一台检修

5、水泵台数=25%=25%×1=0.25取一台以上计算如有尾数，均取偏上整数；8水泵总台数Z=++=3（台）校验在最大涌水量时工作水泵台数=<2（台）式中为矿井最大涌水量（）。当<(+),说明工作和备用水泵的总能力，能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量，最后决定水泵总台数为3台。二、管路和泵房内管路布置设计《煤矿安全规程》规定，井下排水“工作水管的能量应能配合工作水泵在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。当排送量一定时

6、，管径取大些，扬程损失会小，长期运行的电能相应减少。但其一次基建投资费用要高些。反之，如果管径取得偏小，则相反。因此，必须在两者之间求出管道最有利的经济直径。运用经济速度求排水管的内径，即：dp=（m）式中为水泵的额定流量（）；为最有利的经济流速，一般VP=1.52.2（m/s），因此排水管内径8dp==0.297m式中=1.52.2(m/s），现在取=2(m/s）。对于吸水管径dx,为了减少吸水管阻力损失及不产生气蚀现象，吸水管径一般可比排水管径大一些。取：dx=dp+0.025(m)所以dx=dp+0.025

7、=0.297+0.025=0.322(m)式中dx——吸水管内径吸水管外径选323.9mm，壁厚为6mmdp——排水管内径排水管外径选351mm，壁厚为7mm管路布置8三、计算管路特征l一、管路特征方程为H=Hc+KRTQ2式中Hc------测地高度，mQ-------通过管路的流量，m3/sRT-------管路阻力损失系数K-------管内径变化而引起阻力损失变化系数，新管K=1，管内挂污的旧管K=1.7l二、利用阻力损失系数公式计算计算阻力损失的公式为：8四、确定工况点演算排水时间l一、确定工况点：在上

8、一节绘出的管路特性曲线得Q=380m3/sH=178mN=67kwy=70%Hs=3.7ml二、演算排水时间：正常涌水期的排水时间T==24×45/380=2.8＜20h最大涌水期的排水时间==（24×84）/（3×380）=1.8＜20h通过验算可知正常与最大涌水期的排水时间，都小于20小时，说明所选水泵型号及台数均合适。经济性：工况点效应率满足稳定性校验：经济性流速校