煤礦水泵設備選型設計方案

1、前 言煤礦在建設和生產(chǎn)中，不斷有地下水涌入礦井，為保證入井人員正常工作和安全生產(chǎn)。必須考慮排水問題，在建設與生產(chǎn)中要不間斷的排水工作。在我國的煤炭企業(yè)中，煤礦的機電設備中，排水設備用量很多，消耗的電量很大。正確選擇與使用水泵，合理配制主排水系統(tǒng)，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，對于煤礦企業(yè)節(jié)能提效有著十分重要的意義 。 本設計對礦井排水系統(tǒng)做出詳細設計，如有不妥，盡請指正。一、排水系統(tǒng)簡介規(guī)程第二百七十八條對主排水設備的水泵的要求是：必須有工作備用和檢修的水泵。工作水泵的能力應在20h內(nèi)排出礦井24h內(nèi)的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。備用泵的能力不小于工作水泵能力的70%，工作和備用水泵的總能力應

2、能在20h排出礦井24h的最大涌水量，檢修水泵的能力不應小于工作水泵能力的25%，水文地質(zhì)條件復雜的礦井，可在主要泵房內(nèi)預留安裝一定數(shù)量水泵位置。規(guī)程還對小涌水量礦井的水泵做了規(guī)定：對于正常涌水量為50m3/h及以下，且最大涌水量為100m3/h及以下的礦井，可選用兩臺水泵，其中一臺工作，一臺備用。一、作水泵必須的排水能力： 根據(jù)規(guī)定，要求投入工作的水泵的排水能力為能在20h內(nèi)排完24h的正常涌水量，即： QB=1.245=54 又工作水泵與備用水泵的總能力能在20h內(nèi)排完24h的最大涌水量，即： QBmax=（Q為Qmax）1.270=84 式中：Q正常涌水量； Qmax最大涌水量； QB工

3、作水泵必須的排水能力 QBmax工作與備用水泵必須的排水總能力二、水泵必須的揚程： 作為估算，可以認為水泵必須產(chǎn)生的揚程為： 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。參考下圖三、水泵選型 根據(jù)以上計算的數(shù)據(jù)，選擇QB和HB的水泵 選D450-60-3四、水泵穩(wěn)定性校驗： 為保證水泵工作穩(wěn)定性，應滿足下式： 0.9H0Hg 0.9360151 式中H0水泵零流量時的揚程五、確定泵臺數(shù) 水泵臺數(shù)：根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，“必須有工作、備用和檢修的水泵”?！皞溆盟玫哪芰恍∮诠ぷ魉媚芰Φ?0%

4、，并且工作和備用水泵的總能力，應能在20小時內(nèi)排出礦井24小時的最大涌水量。檢修水泵的能力應不小于工作水泵能力的25%”。即正常涌水時工作水泵臺數(shù)=54/168=0.32 取一臺 式中 為所選水泵額定流量（）;備用水泵臺數(shù) =70% =70% 1=0.7 取一臺 檢修水泵臺數(shù)=25% =25%1=0.25 取一臺 以上計算如有尾數(shù)，均取偏上整數(shù)；水泵總臺數(shù)Z=+=3（臺） 校驗在最大涌水量時工作水泵臺數(shù)=2（臺）式中 為礦井最大涌水量（）。當( + ), 說明工作和備用水泵的總能力，能在20小時內(nèi)排出礦井24小時的最大涌水量，最后決定水泵總臺數(shù)為3臺。二、管路和泵房內(nèi)管路布置設計煤礦安全規(guī)程規(guī)

5、定，井下排水“工作水管的能量應能配合工作水泵在20小時內(nèi)排出礦井24小時的正常涌水量。工作和備用水管的總能力，應能配合工作和備用水泵在20小時內(nèi)排出礦井24小時的最大涌水量。當排送量一定時，管徑取大些，揚程損失會小，長期運行的電能相應減少。但其一次基建投資費用要高些。反之，如果管徑取得偏小，則相反。因此，必須在兩者之間求出管道最有利的經(jīng)濟直徑。運用經(jīng)濟速度求排水管的內(nèi)徑，即：dp = （m） 式中為水泵的額定流量（）； 為最有利的經(jīng)濟流速，一般VP =1.52.2（m/s），因此排水管內(nèi)徑dp = = 0.297m 式中=1.52.2(m/s），現(xiàn)在取 = 2(m/s）。對于吸水管徑dx,為了

6、減少吸水管阻力損失及不產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，吸水管徑一般可比排水管徑大一些。?。篸x=dp+0.025(m) 所以dx=dp+0.025=0.297+0.025=0.322(m)式中dx 吸水管內(nèi)徑 吸水管外徑選323.9mm，壁厚為6mmdp 排水管內(nèi)徑 排水管外徑選351mm，壁厚為7mm管路布置三、計算管路特征l 一、管路特征方程為 H=Hc+KRTQ2 式中Hc-測地高度，m Q -通過管路的流量，m3/s RT-管路阻力損失系數(shù) K -管內(nèi)徑變化而引起阻力損失變化系數(shù)，新管K=1，管內(nèi)掛污的舊管K=1.7l 二、利用阻力損失系數(shù)公式計算 計算阻力損失的公式為： 四、確定工況點演算排水時間l

7、一、確定工況點：在上一節(jié)繪出的管路特性曲線得 Q=380 m3/s H=178m N=67kw y=70% Hs=3.7ml 二、演算排水時間： 正常涌水期的排水時間T=2445/380=2.820h 最大涌水期的排水時間=（2484）/（3380）=1.820h 通過驗算可知正常與最大涌水期的排水時間，都小于20小時，說明所選水泵型號及臺數(shù)均合適。 經(jīng)濟性：工況點效應率滿足 穩(wěn)定性校驗： 經(jīng)濟性流速校核 吸排水管中水的流速都在經(jīng)濟流速之內(nèi)，滿足要求，吸水管高度校核 則允許吸水高度 實際吸水高度吸水高度滿足要求l 三、電動機功率計算 N=1.1=1.2 （9000380178）/（100036000.7） =263kw 求水泵功率為360