礦井主排水設備選型_畢業設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 程》的要求，主要排水設備必須有工作水泵、備用水泵和檢修水泵。工作水泵的能力 應能在 20h 內排除礦井 24h 的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。備用水泵的能力應不小于工作水泵能力的 70%，并且工作水泵和備用水泵的總能力，應能在 20h 內排出礦井 24h 的最大泳水量。檢修水泵的能力應不小于工作水泵能力的 25%。水文地質條件復雜的礦井，可根據具體情況在主水泵房內預留安裝一定數量水泵的位置，或另增設水泵。 排水管路必須有工作和備用水管。工作水管的能力應能配合工作水泵在 20h 內排完 24h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 20h 內排出礦井 24h的最大涌水量。 工作水泵的排水能力 水泵必須具備的總排水能力，根據《煤礦安全規程》的要求，在正常涌水期，工作水泵具備的總排水能力為： hmqQB z /5 1 04 2 520242024 3???? 在最大涌水期，工作和備用水泵具備的總排水能力為： hmqQ B /9 9 08 2 520242024 3m a xm a x ???? 式中： BQ — 工作水泵具備的總排水能力， hm/3 ； maxBQ — 工作與備用水泵具備的總排水能力， hm/3 ； zq — 礦井的正常涌水量， hm/3 ； maxq — 礦井最大涌水量， hm/3 。 平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 5 水泵所需揚程的估算 由于水泵和管路均未確定，因此就無法確切知道所需的揚程，一般可由下面公式來進行估算： mHH gCB 4135150 ????? ? 式中： BH — 水泵揚程， m ； CH — 測地高度，一般取 ?CH 井底與地面標高差 4? ， m ； g? — 管路效率。當管路架設在斜井，且傾角 ??? 20~30a 時， ~?g? ； 初選水泵的型號 依據計算的工作水泵排水能力 BQ 和估算 的所需揚程 BH 及原始資料給定的礦水物理化學性質和泥砂含量，從泵產品樣本中選取 200MD— 43 6 型礦用耐磨離心泵，其額定流量hmQ /288 3? ，額定揚程 mHe ? ，轉數 min/1480r ，電機功率 kW315 ，效率高達 %80 。則： 工作泵臺數 28 851 01 ??? eBn，取 21?n 。 備用泵臺數 12 ???? nn ，取 22?n 。 檢修泵臺數 13 ???? nn ，取 13?n 水泵總臺數 5122321 ??????? nnnn 臺 水泵所需揚程計算 由于水泵和管路均未確定，無法確切知道所需的揚程，所以需進行估算，即 5 0 0 2 0 45 8 2 . 20 . 9syB gHHm???? ? ? 式中 BH —— 估算水泵所需揚程， m ； 平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 6 syH —— 側地高度，即吸水井最低水位至排水管出口間的高度差，一般可取 syH =井底與地面標高差 +4（井底車場與吸水井最低水位距離）， m ； g? —— 管路效率。當管路在立井中鋪設時， g? =～ ；當管路在斜井中鋪設，且傾角 ? 30 時 , g? =～ ； ? ＝ 30 ～ 20 時， g? ＝ ～ ； ? ＜ 20 時， g? ＝ ～。 水泵的型號及臺數的確定 1）、水泵的級數確定 5 8 2 . 2 8 . 3 270BiHiH? ? ? 取 i =8 級 式中 i—— 水泵的級數； iH —— 單級水泵的額定揚程， m 。 2）、水泵型號的選擇 根據計算的工作水泵排水能力，初選水泵。從水泵產品目錄中選取 D450600 10 型號泵，額定流量為 450m3/h，額定揚程為 600m。則： 1564 1 .2 5450BeQn Q? ? ? 工作泵臺數取 n1=2 備用水泵臺數 n2≥ = 2= 和 n2≥ Qmax/Qen1= 900/4502=0 取 n2=2 檢修泵數 n3≥ n1= 2=，取 n3=1 平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 7 因此，共選 5 臺泵。 管路的選擇 管路趟數及泵房內管路布置形式 根據泵的總臺數，選用典型五泵三趟管路系統，二條管路工作，一條管路備用。正常涌水時，二臺泵向二趟管路供水；最大涌水時，只需要三臺泵同時工作就能達到 20h 內排出 24h的最大涌水量，故從減少能耗的角可采用三臺泵向三趟管路供水，從而可知每趟管路內流量Qe 等于泵的流量。 管材的選擇 由于井深遠大于 200m ，確定采用無縫鋼管。 排水管內徑 39。 4 4 5 00 . 0 1 8 8 0 . 0 1 8 8 0 . 2 6 9 ~ 0 . 3 2 63 6 0 0 1 . 5 ~ 2 . 2p ppd m mvv?? ? ? ? 式中 pd —— 排水管內徑， m ； Q—— 排水管中的流量， 3/mh； pv —— 排水管內的流速，通常取經濟流速 pv ＝ 到 （ｍ／ s）來計算。 從表 預選Φ 325 13 無縫鋼管，則排水內徑 pd =（ 3252 13） mm =299mm 平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 8 表 熱軋無縫鋼管 （ YB23170） 外徑/mm 壁厚 /mm 外徑/mm 壁厚 /mm 外徑 /mm 壁厚 /mm 89 ～ 146 ～ 273 ～ 95 ～ 152 ～ 299 ～ 102 ～ 159 ～ 325 ～ 108 ～ 168 ～ 351 ～ 114 ～ 180 ～ 377 ～ 121 ～ 194 ～ 402 ～ 127 ～ 203 ～ 426 ～ 133 ～ 219 ～ 459 ～ 140 ～ 245 ～ 480 ～ 常用壁厚尺寸系列 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 25 28 30 32 36 40 50 56 60 63 70 75 平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 9 壁厚驗算 p0 .40 .5 d 11 .3p Cp??? ?????? ? ?????? 8 0 0 .4 0 .0 1 1 5 8 2 .20 .5 2 9 .9 1 0 .1 58 0 1 .3 0 .0 1 1 5 8 2 .21 .2 5 c m 1 .3 c m??? ? ?? ? ? ???? ? ????? 式中 pd —— 所選標準內徑 z? —— 管材許用應力。焊接鋼管 z? =60MPa，無縫鋼管 z? =80MPa； p—— 管內水壓，考慮流動損失，作為估算 11pa?? ? ??； C—— 附加厚度。焊接鋼管 cm? ，無縫鋼管 ~ cm? 。 所選標準壁厚應等于或略大于按上式計算所得的值。吸水管壁厚不需要驗算。 因此所選壁厚合適。 吸水管管徑 據根選擇的排水管徑，吸水管選用Φ 351８無縫鋼管。 驗算流速 22450 1 . 4 2 /3 6 0 0 3 6 0 0 0 . 3 3 544x xQv m sd??? ? ?? ? ? 排水管路的確定 管路趟數 根據泵的總臺數，在滿足《煤礦安全規程》的前提下，在井筒內布置以不增加井筒直徑平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 10 的原則，選用典型五泵三趟管路的布置方式（如圖 所 示），其中二條管路工作，一條管路備用。 選擇排水管 因為管徑的大小涉及排水所需的電耗和裝備管道的基本投資，若管徑偏小，水頭損失大，電耗高，但初期投資少； 圖 泵房管路布置圖 若管徑選擇偏大，水頭損失小，電耗低，所需的初期投資費用高。綜合兩方面考慮，可以找到最經濟的管徑，通常用試取管內流速的方法來求得。 ~ 2 8 80 1 8 1 8 39。 ?? pgp Qd ? ~? 式中： pd39。 — 排水管內徑， m ； gQ — 通過管子的流量， hm/3 ； p? — 排水管內的流速，經濟流速取 smp /~?? 從標準 YB231— 70 鋼管規格表中預選 7245?? 鋼管，則排水管內徑mmd p 2 3 1722 4 5 ???? 。 平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 11 驗算壁厚 Cppdzzp ????? ) ( ??? ) ( ????? ????? cmcm ?? 因此所選壁厚合適。 式中： pd — 標準管內徑， cm ； z? — 許用應力，無縫鋼管取 MPaz 8?? ； p — 管內水壓，估算 BHP ? ， MPa ； C — 附加厚度，無縫鋼管取 cmC ~? 選擇吸水管 39。39。 ?? pdxd ~)~( ??? 由 xd39。 和 pd39。 從標準 YB231— 70 鋼管規格表中選取 8273?? 的無縫鋼管，內徑mmd p 25782273 ???? 。 驗算流速 smdQxx /4360028843600 22?????? ??? 計算管路特性 ①管路布 置 采用五泵三趟管路（如圖 所示）的布置方式。任何一臺水泵都可以經過三趟管路中任一趟排水，（如圖 所示）。 ②估算管路長度 排水管長度可估算為 mHl Cp 3 3 9~3 2 9)50~40( ??? ，取 ml p 330? ,吸水管長度可估算為平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 12 mlx 7? 。 ③阻力系數 tR 計算 計算沿程阻力系數。對于吸、排水管分別為： 0 3 2 )2 3 ( 0 2 2 ??? xx d? 031 )( ???pp d? 局部阻力系數，對于吸、排水管路附件其阻力系數分別列于表 、表 中。 圖 管路布置圖 平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 13 表 吸水管路附件其阻力系數 吸水管附件名稱 數 量 系 數 值 底 閥 1 90176。彎頭 1 收縮管 1 ?? x? 表 排水管路附件其阻力系數 排水管附件名稱 數 量 系 數 值 閘 閥 2 ?? 止回閥 1 四 通 1 ?? 90176。彎頭 4 ?? 直流三通 4 ?? 擴大管 1 30 彎頭 2 ?? ?? p? 管路阻力損失系數 tR ，其值為： )1(8 44552ppxxpppxxxt dddldlgR ??????? ????? 平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 14 ])( )( )( )( [ 44552 ??????? ? ) 85 3(08 ????? 52452 /???? 式中： xL 、 pL — 吸、排水管的長度， m ； xd 、 pd — 吸、排水管的內徑， m ； x? 、 p? — 吸、排水管的沿程阻力系數，對于流速 sm/?? ，其值可按舍維列夫公式計算如下： ?? x?? 、 p?? — 吸、排水管附件局部阻力系數之和，可查阻力損失系數表得， g— 重力和速度， 2/ gmg ? 。 ④管路特性方程 )( 7 0 02 8 9 22 mKRHH tc ???? ⑤繪制管路特性曲線，確定工況點， 根據管路特性方程，取六個流量求得相應的損失（表 所示）。 表 13/ ??hmQ 100 150 200 250 300 350 mH/ 294 利用表 中各點數據繪出管路特性曲線（如圖 所示）， 平 頂 山工 業職業 技 術學 院 畢業設計說 明 書 （ 論 文 ） 15 圖 管路特性曲線與泵特性曲線 管路特性曲線與揚程特性曲線的交點 M，即為工況點，由圖中可知，工況點參數為hmQM /328 3? ， mHM 420? ， ?M? ， mHsM ? ， kWNM 520? ，因 M? 大于 ，允許吸上真空度 mHsM ? 符合《煤礦井下排水設計技術規定》要求。 工況點