矿用水泵的选型设计

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1、第二节矿用水泵的选型设计一、设计任务选型设计的任务是根据矿山的具体条件，在现有产品中对水泵机组及管路进行合理的选择，以保证安全、经济、可靠地运转。具体内容包括：（1）矿井排水系统；（2）选择排水设备；（3）提出经济核算结果；（4）绘制泵房及管路布置图。二、原始资料正常排水量Q为420m3/h，排水高度H为420m。三、排水方案的确定在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。当矿井较深时可采用分段排水。涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能

2、淹没矿井。因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。在煤矿生产中，单水平开采通常采用集中排水；两个水平同时开采时，应根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维护管理等因素，经过技术和经济比较后。确定最合理的排水系统。从给定的条件可知，该矿井只有一个开采水平，故可选用单水平开采方案的直接排水系统。四、水泵的选型与计算根据《煤矿安全规程》的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。工作水泵的能力应能在20h内排除矿井24h的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵

3、和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大泳水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。排水管路必须有工作和备用水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排完24h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20h内排出矿井24h的最大涌水量。4.1．预选水泵的型号和台数(1)水泵必须具备的总排水能力根据《煤矿安全规程》的要求，在正常涌水期，工作水泵具备的总排水能力为：在最大涌水期，工作和备用水泵具备的总排水能力

4、为：式中——工作水泵具备的总排水能力，m3/h；——工作和备用水泵具备的总排水能力，m3/h；——矿井正常涌水量，m3/h；——矿井最大涌水量，m3/h。由所给数据正常排水量Q为420m3/h，即为420m3/h，且最大涌水量为正常涌水量的1.7倍，故可得：m3/h最大涌水量为：m3/h工作和备用水泵总排水能力为：m3/h（2）水泵所需扬程的估算水泵所需扬程可由下式计算：式中——测地高度，即水仓最低水位至排水管出口间的高度差，一般可取井底与地面标高差（排水高度）（井底车场与水仓最低水位距离），；——管路倾斜架设时的倾角；——管路效率。当管路架

5、设在立井时，；当管路架设在斜井，且倾角时，；当时，；当时，。故可得：m即水泵所需扬程为471m。（3）列出符合条件的泵的型号、级数、台数①水泵型号的选择。依据计算的工作水泵排水能力和估算的所需扬程及原始资料给定的矿水物理化学性质的泥砂含量，从产品样本中挑选所有能够满足排水要求、工作可靠、性能良好、符合稳定性工作条件、价格低的所有型号的泵。由正常排水量为420m3/h，排水高度H为420m，从泵性能及配套电机型号表2-1中预选D450—60型号泵，其额定流量为450m3/h，扬程为480m。②水泵级数的确定式中——水泵的级数；——单级水泵的额定

6、扬程，。取等于8级。③水泵台数的确定工作泵台数，取=1。备用泵台数，取=1。检修泵数n30.25n1=0.25×1=0.25，取n3=1。因此，共选3台泵。一、选择管路系统5.1.管路趟数及泵房内管路布置形式根据泵的总台数，选用典型三泵两趟管路系统，一条管路工作一条管路备用。正常涌水时，一台泵向一趟管路供水；最大涌水时，两台泵同时工作就能达到20h内排出24h的最大涌水量，故从减少能耗的角度可采用两台泵向两趟管路供水，从而可知每趟管路内流量Qe等于泵的流量。泵房内管路布置主要取决于泵的台数和管路趟数，图5-34所示为煤矿中常用的三台泵二趟管路

7、和五台泵三趟管路的布置方式。本题管路布置参照图（a）所示的方案。这种管路布置方式任何一台水泵都可以经过两趟管路中任意一趟排水。5.2．管材的选择由于井深大于200m，确定采用无缝钢管。5.3.初选管径选择排水管径就是针对一定的流量寻找运转费用和初期投资费用两者之和最低的管径。由于管路的初期投资费用与管径成正比，而运转所需的电耗与管径成反比，因此若管径选择偏小，水头损失大，电耗高，但初期投资少；若管径选择偏大，水头损失小，电耗低，但所需的初期投资费用高。因此，管径是确定运转费用和初期投资费用在总费用中所占比重的重要因素。通常使用试取管内流速的方

8、法求得，其计算公式为：式中——排水管内径，；——通过管子的流量，；——排水管内的流速，通常取，在这个速度范围内工作较为经济，故称经济流速。将，代入式，得从表2-2中