高壓泵在白山礦水泵柱位置優(yōu)化設(shè)計(jì)

高壓泵在白山礦水泵柱位置優(yōu)化設(shè)計(jì)

1水力開(kāi)采嚴(yán)重六安井位于吉林省白山市六安市。是一家集中礦業(yè)集團(tuán)的國(guó)有控股公司，年設(shè)計(jì)能力為21萬(wàn)噸。由于煤層排放非常不穩(wěn)定，褶皺、斷裂和磁性巖石的嚴(yán)重侵蝕，煤層厚度在0.6m之間變化，傾角在33-55之間變化，因此很難完全機(jī)械化地開(kāi)采礦。后改為水力開(kāi)采,現(xiàn)生產(chǎn)水平為-50水平,水采主要煤水處理集中硐室都布置在該水平。由于-50水平儲(chǔ)量有限,現(xiàn)正在進(jìn)行-125水平開(kāi)拓布置設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中,煤泥水輸送泵是技術(shù)關(guān)鍵,為此,對(duì)煤水泵的選型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。2煤炭泵的參數(shù)2.1q高、q掘、不均衡系數(shù)煤水泵流量Q煤按下式計(jì)算:Q=K1(Q高+Q掘)式中:Q為煤水泵排量,m3/h;Q高為高壓泵排量,m3/h;Q掘?yàn)榫蜻M(jìn)水排量,m3/h;K1為不均衡系數(shù),取1.2。高壓泵型號(hào)為DG150-130×10,流量為150m3/h,掘進(jìn)水量由于是間斷供應(yīng),平均為100m3/h,計(jì)算得Q煤=300m3/h。2.2煤水泵提升高度計(jì)算H=K2(ΔH+Hm)(1)式中:H為煤水泵揚(yáng)程,m;ΔH為煤水泵提升高度,m;Hm為煤水管阻力,m;K2為富余系數(shù),取1.05。2.2.1改善后的舞流高度h煤水泵最大排高為-50濃縮倉(cāng)閘墻標(biāo)高與-125泵房標(biāo)高之差,ΔH=-43.5-(-125)=81.5m。2.2.2煤水泵流量計(jì)算管道阻力與管道直徑D、長(zhǎng)度L及流量Q有直接關(guān)系,管道直徑根據(jù)設(shè)計(jì)為Φ245×10;長(zhǎng)度為1000m,煤水泵流量按Q=300m3/h計(jì)算。據(jù)此根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院多年來(lái)總結(jié)的水采煤泥水計(jì)算數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)回歸,得到管道阻力曲線(xiàn)見(jiàn)圖1所示,從圖中可以看出,當(dāng)流量Q=300m3/h,管道阻力Hm=32m。將上述數(shù)據(jù)代入2-1求得煤水泵揚(yáng)程為H=119.2m,取H=120m。3為煤泵方案的選擇3.1機(jī)械密封零泄漏工藝采用2臺(tái)100JB-40型單級(jí)煤水泵串聯(lián)運(yùn)行,該泵單級(jí)揚(yáng)程H=60m,流量Q=300m3/h,電機(jī)功率N=90kW,效率η=70%,二級(jí)泵由于承壓高,為防止泄漏煤水采用機(jī)械密封,可以實(shí)現(xiàn)零泄漏。每臺(tái)泵及電機(jī)投資約6萬(wàn)元,4臺(tái)共投資為24萬(wàn)元。3.2電機(jī)功率n的測(cè)量根據(jù)流量和揚(yáng)程參數(shù)需要選擇DN300型2級(jí)煤水泵,揚(yáng)程120m,流量Q=300m3/h,電機(jī)功率N=220kW,效率η=60%。每臺(tái)泵及電機(jī)投資約30萬(wàn)元,2臺(tái)共投資為60萬(wàn)元。3.3單殼泵生長(zhǎng)特性單級(jí)渣漿泵參數(shù)能夠滿(mǎn)足要求的只有150D-A55的單殼泵,揚(yáng)程H=120m,流量Q=300m3/h,電機(jī)功率N=250kW,效率η=50%。每臺(tái)泵及電機(jī)投資約25萬(wàn)元,2臺(tái)共投資為50萬(wàn)元。4比較方案4.1方案對(duì)比的必要性三個(gè)方案技術(shù)比較見(jiàn)表1。通過(guò)對(duì)八項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比,可以看出方案一具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),尤其是運(yùn)行壽命長(zhǎng)、維修簡(jiǎn)單和無(wú)泄漏等三個(gè)方面更具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。4.2方案三:2臺(tái)運(yùn)行,專(zhuān)空吸收費(fèi)經(jīng)濟(jì)比較主要從投資、大修費(fèi)和電費(fèi)三個(gè)方面進(jìn)行,比較結(jié)果見(jiàn)表2。大修費(fèi):方案一按大修周期2年計(jì)算,每臺(tái)大修費(fèi)為2萬(wàn)元/年,2臺(tái)運(yùn)行,共需大修費(fèi)為2萬(wàn)元/年;方案二大修周期為1年,每臺(tái)大修費(fèi)為4萬(wàn)元/年;方案三大修周期為1年,由于為單殼泵,大修需要換整個(gè)泵頭,每臺(tái)大修費(fèi)為3萬(wàn)元/年。運(yùn)行電費(fèi):煤水泵每天運(yùn)行10小時(shí),每年工作330天,電費(fèi)按0.65元/kW·h計(jì)算。通過(guò)上述技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,方案一比其他兩個(gè)方案都優(yōu)越,因此,選擇方案一即兩臺(tái)單級(jí)泵串聯(lián)運(yùn)行方案。5多級(jí)煤水泵使用時(shí)存在的問(wèn)題單級(jí)泵串聯(lián)運(yùn)行在電力、冶金等行業(yè)使用較為普遍,在水采礦井使用較少,尤其是就地串聯(lián)還沒(méi)有使用的先例。當(dāng)揚(yáng)程超過(guò)100米就得使用多