重庆天弘一矿主排水系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 湖 南 科 技 大 学 毕 业 设 计（ 论 文 ） 题目 重庆天弘一矿主排水系统设计 作者 学院 专业 学号 指导教师 二一五 年 五 月 十 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 摘 要 该毕业设计的题目是关于矿井主排水系统，即煤矿流体机械的选型设计，根据任务书的要求和老师给的资料，查找相关资料了解到，矿井的排水系统设计要严格遵守矿井安全规程和煤矿工业设计规范所规定的有关条款，保证安全性，经济型的原则，设计合理的排水系统。 要提前设计出多种方案，然后根据矿井的环境 ，排水系统的具体要求来选出最合理的方案，包括设备的选型以及相关计算，确定设备工况，进行经济技术分析等等，排除不合理的方案之后确定最终方案。根据任务书的要求，合理设计泵房布置图，管子道图以及水泵结构图。 井下排水系统是矿井系统的四大系统之一，对其设计一定要保持着严格的态度来对待，考虑要周密，必须觉察到很多微小的细节之处，其关系到工人的人身安全，所以对其设计过程要反复检查，提高可行性与安全性。 关 键 词： 矿井涌水 ; 水泵 ; 工况点 ; 设备布置 ; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - he is is to in of to is by to we by in . To of of To to of to to of so to to of of is of of a to to be be of of to s so be to 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 i 目 录 第一章 前 言 . 错误 !未定义书签。 矿井简介 . 错误 !未定义书签。 矿水的来源 . 错误 !未定义书签。 对排水设备的要求 . 错误 !未定义书签。 离心式水泵的分类 . 错误 !未定义书签。 排水方案的选择与确定 . 错误 !未定义书签。 第二章 排水设备方案的计算与选择 . 错误 !未定义书签。 水泵应具有的排水能力 . 错误 !未定义书签。 确定水泵必须的扬程 . 错误 !未定义书签。 预选水泵 . 错误 !未定义书签。 校验水泵稳定性规定的条件 . 错误 !未定义书签。 确定泵台数 . 错误 !未定义书签。 第三章 排水管路的计算与选择 . 错误 !未定义书签。 确定管路趟数 . 错误 !未定义书签。 泵房内管 路设置 . 错误 !未定义书签。 计算管径选择管材 . 错误 !未定义书签。 确定排水管壁厚 . 错误 !未定义书签。 计算管路特性 . 错误 !未定义书签。 第四章 工况的确定与排水时间的校验 . 错误 !未定义书签。 确定工况点 . . 错误 !未定义书签。 验算排水时间 . 错误 !未定义书签。 第五章 排水系统效率的计算 . 错误 !未定义书签。 第六章 电动机的计算与选择 . 错误 !未定义书签。 电动机的选择 . 错误 !未定义书签。 年电耗 . 错误 !未定义书签。 第七章 技术经济分析 . 错误 !未定义书签。 计算折旧费 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 年运转费用 . 错误 !未定义书签。 第八章 确定泵房、水仓和管子道尺寸 . 错误 !未定义书签。 估算泵房尺寸 . 错误 !未定义书签。 基础尺寸 . 错误 !未定义书签。 泵房尺寸 . 错误 !未定义书签。 水仓、水房及吸水 井的尺寸 . 错误 !未定义书签。 吸水井尺寸 . 错误 !未定义书签。 水仓 . 错误 !未定义书签。 起重梁 . 错误 !未定义书签。 管子道和管子间 . 错误 !未定义书签。 第九章 分析离心泵的结构特点 . 错误 !未定义书签。 离心泵的装置及工作原理 . 错误 !未定义书签。 离心泵的工作原理 . 错误 !未定义书签。 离心泵的气蚀 . 错误 !未定义书签。 离心泵的分类 . 错误 !未定义书签。 离心泵型号及结构 . 错误 !未定义书签。 离心泵的主要零部件 . 错误 !未定义书签。 第十章 结论 . 错误 !未定义书签。 参 考 文 献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第一章 前 言 井简介 年生产量： 45 万吨 矿井化学性质： 矿水中 性 矿井水密度： 1020 千克 /米 3 井口标高： +237 米 井车场标高： 矿井最大涌水量： 150 米 3 /小时 矿井正常涌水量： 80 米 3 /小时 井下中央变电所等级： 6000 伏 重庆天宏一矿的矿井是三级瓦斯矿井，单一水平开采。 水的来源 一、矿井水的来源及性质 1 矿井水的来源 矿井水大体上可以分为地表水跟地下水。地表水包括地表的溪流，河水，雨水等等，如果地面和井下有缝隙，就会导致地面与井下连通，地面上的水就会顺着缝隙流进井下，发生事故。地下水包括岩层、煤层和老塘的水。地下水在开采过程中不断涌出，若与地表水相连通，将会对矿井安全产生很大威胁。 2 矿井水的性质 矿井水中含有很多的矿物质，还含有泥沙、煤屑等杂质，因此矿井水的密度比清水大，一般为 1015 1 020 3/有的矿井水呈酸性，很有可能腐蚀水泵、管路等设备，酸性的程度用 般 为碱性， 就 为中性， 6为弱酸性，当 时呈现出强酸性。众所周知，强酸性水会对设备有强烈的腐蚀作用，水泵只能运转很短时间就会被破坏，因此必须采取相应的措施。措施一是，在排水前就用石灰这样的碱性物质将水进行中和，减弱酸度以后再排出地面；措施二是，采用耐酸泵，对管路进行耐酸防护处理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 排水设备的要求 因为煤矿的环境比较特殊，所以对排水设备的要求要十分严格。不但要考虑一般的防火，防爆，通风问题；还要考虑水文地理条件，水的酸碱性等特殊问题，设计选用合理的设备，充分发挥设备的生产能力，是选型设计的关键，也是保证排水效率的关键。 （ 1） 水泵：必须有工作、备用和检修水泵，备用水泵的能力应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 内排出矿井 24h 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%。根据矿井的地理位置，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。 （ 2） 水管：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 内排出矿井 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 204h 的最大用水量。 （ 3） 配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。有突水淹井危险的矿井，可另行增建抗灾强排能力泵房。 心式水泵的分类 1. 按工作叶轮数目分类 (1) 单级泵 ： 泵轴上有仅装有一个叶 轮 (2) 多级泵 ： 即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为 N 个叶轮的扬程之和 2. 按工作压力来分 (1) 低压泵 ： 压力低于 100 米水柱 (2) 中压泵 ： 压力在 100 米到 650 米水柱之间 （ 3）高压泵 ： 压力在 650 米水柱以上 3. 按叶轮进水方式来分类 (1) 单侧进水式泵 ： 又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口 (2) 双侧进水式泵 ： 又叫双吸泵，即叶轮两侧都有进水口，它的流量比单吸泵大一倍，可以近似的看做两个单吸泵背对背放在了一块； 4. 按泵壳结构结合缝形式来分 类 (1) 水平中开式泵 ： 即在轴心线的水平面来分 (2) 垂直结合泵 ： 即结合面和轴心线垂直 5. 按泵轴位置来分 类 (1) 卧式泵 ： 泵轴位于水平位置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - (2) 立式泵 ： 泵轴位于垂直位置 水方案的选择与确定 矿井排水系统方式分为直接排水系统和接力排水系统 （ 1） 直接排水系统 如图 示 图 直接排水 直接排水系统又 可 分为单水平排水系统和多水平排水系统， 所谓单水平排水，就是全部的矿井涌水都汇集到主排水设备的水仓中， 再由水泵直接排到地面上去。所谓多水平排水，就是每个水平都设置排水设备把水排到地面。 在正常涌水量的情况下， 大多情况都采用 直接排水系统，直接排水系统结构简单，投资少，方便管理，上下水平排水设备互不影响，管路布置 很 方便，开拓量 比 较小。 （ 2） 接力排水系统 如图 示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 图 力排水 接力排水系统的优点同直接排水系统的相差不大，但是接力排水系统有一个不足之处就是排水设备发生突发情况停机时，两个水平可能都会被矿水淹没，导致设备损坏。 综上所述的两种排水系统方案，根据实际情况，确定选用直接排 水系统，因为这种排水系统安全方便，可靠性较高，实用性很强，符合矿井安全规程的经济型和安全性，所以第一种方案是最优方案 ，并且重庆天宏一矿是单水平排水。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 第二章 排水设备方案的计算与选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 第三章 排水管路的计算与选择 定管路趟数 管路趟数的选择是根据煤矿安全规程的有关规定 (1)管路的选择依据，查煤矿安全规程的第 242条规定的第二条可知：水管必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应配合工作水泵在 204h 矿井内的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，理应配合工 作和备用水泵在 204 (2)确定管路趟数，正常涌水期一台水泵工作，最大涌水期两台水泵工作，另外一台水泵作为备用检测水泵，根据各涌水期投入工作的泵的台数，选用两趟排水管路，正常涌水期可选用任一趟排水管工作，另一趟备用，最大涌水期时两管同时工作，单泵单管工作。 房内管路布置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 图 台水泵管路布置方式 图 三台泵两趟管路的布置方式。一台水泵工作时，可通过其中任一趟管路来排水，另一趟管路备用；两台水泵同时工作时，可分别通过一趟管路排水。 根据 上述的规定，对于此设计中的 3 台水泵，敷设 2 趟管路，其管路系统布置如上图 示。 算管径选择管材 选择管材的主要依据是管子将要承受的水压大小。通常情况下，对于敷设在深度不超过 200m 立井内的排水管多用焊接钢管，深度超过 200m 时 则 多采用无缝钢管；对于敷设在斜井内的排水管路，可按承压的变化，由下向上分段采用无缝钢管、焊接钢管和铸铁管。铸铁管最大承压为 1以我们选择无缝钢管。 1、利用流量表达式可以求出管内径与流量、流速的关系，排水管的内径为 =m.(式中： 额定工况点流量， 排水管内的经济流速，取（ ，此处取 2； 排水管的计算内径， m。 2、 吸水管内径 36004 =.(式中： 额定工况点流量， 吸水管内的经济流速，取 ，此处取 吸水管的计算内径， m。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 根据 选取标准管。试取壁厚 =6水管外径 194水管外径245 定排水管壁厚 排水管壁厚 d = =.( 所以壁厚 可取 6 中：标准管内径， z 管材需用力， 表 排水管内的流体压强， P=水泵排水高度， m； c附加厚度， 选择热轧无缝钢管 如下表 于吸水管比较短， 因此 壁厚一般选择与排水管壁厚一样。 排水管为 6194 ，吸水管为 6245 表 种管材许用应力和附加厚度 铸铁管 焊接钢管 无缝钢管 许用应力（ 20 60 80 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 附加厚度（ 表 轧无缝钢管（ （ 外径 壁厚 外径 壁厚 外径 壁厚 外径 壁厚 32 38 42 45 50 54 57 60 8 70 73 6 83 89 95 102 108 114 121 127 133 140 146 52 159 168 180 194 203 219 245 273 299 325 351 77 402 426 459 (465) 480 500 530 (550) 560 600 630 算管路特性 1、计算沿程阻力损失系数，对于吸排水管分别为： d .(买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - d .(式中： 吸水管内径 ; 排水管内径。 2、计算局部阻力损失系数 排水管局部阻力系数见表 水管局部阻力损失系数见表 排水管总的局部阻力损失系数 p吸水管总的局部阻力损失系数 x3、估算管路长度 排水管长度可估算为 )5040(lp m，取 m,吸水管长度可估算为 m。 4、 管路阻力损失系数 )1(84455x2 .(=（ +（ +（ +（ =(=22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 表 道局部阻力系数 名 称 局 部 阻 力 系 数 闸板阀 x/d 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 1 7 回阀 15 20 25 30 40 45 50 55 60 70 90 62 42 30 14 大管 7 以下 10 15 20 30 45 55 90 弯头 弯头 弯头阻力系数 90909090 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 三通 弯分流汇流直流表 水管路附件其阻力系数 吸水管附件名称 数 量 系 数 值 底 阀 1 90 弯头 1 缩 管 1 x = 水管路附件其阻力系数 排水管附件名称 数 量 系 数 值 闸 阀 2 2=回阀 1 通 1 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 90 弯头 5 5=流三通 4 4=大管 1 0 弯头 2 =p =、管路特性方程式可写为 2=405+Q .(式中 m； Q m3/s; K 于新管 k=1，对于旧管 k=管路阻力，也就是需要水泵提供的扬程。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 第四章 工况的确定与排水时间的校验 定工况点 工况点的确定是根据管路特性和泵特性曲线来找到的，管路特性曲线和泵扬程特性曲线的交点就是工况点。工况点参数包括流量，扬程，轴功率其数值如下： 工况点流量 310扬程 率 m功率 10表 况点的确定 Q/ 13 100 150 200 250 300 350 84 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 算排水时间 在正常涌水期，工作水泵分别由各自排水管同时排水；在最大涌水时期，工作水泵与备用水泵同时投入工作并由各自的水管排水，则： 正常涌水时的排水时间： h .(最大涌水时的排水时间： 1 m a xm a x nn h. .( 式中： 矿井正常涌水量， 矿井最大涌水量， 1n 工作水泵台数； 2n 备用水泵台数； 工况点流量， 根据煤矿安全规程规定， 0 小时。由上述数据可知是符合其规定的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 第五章 排水系统效率的计算 排水系统的效率主要取决于水泵工作效 率和管路效率，而水泵的工作效率和管路效率又取决于工况点的设计，即取决于所选择的水泵和所设计的管路系统，所以工况点的选择决定了排水系统效率的高低。排水时的装置效率定义为： 输出地有益能量 31 10 与装置输入的能量 30/ 之比，其比值用 z 表示，且,则装置效率为c = m d g c .( 式中 m 水泵工况点效率， 79%； g管道效率， 88%； d电机效率， 92%； c传动效率， 98%。 其他符号意义同前所述。 根据以上数据计算如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 电机效率d=工况效率 m =路效率 g=装置效率为： z = md g c =z 第六章 电动机的计算与选择 动机的选择 水泵电动机的选型也是十分关键的步骤，直接关系到水泵的工作效率，要考虑到工作过程中 被拖动负载的种类、特性和要求，根据使用场所的环境情况来确定电动机要有的一些性能，保证所选电动机能够安全稳定的工作，不会轻易因为环境的微小变化而发生故障。另外，对于电动机的结构形式还要慎重选取，根据所处的工作环境，泵房的空间情况，供电设备的位置及稳定性，选取最合适，最安全的结构形式的电动机。对于电动机的功率大小的选择，要根据供电电压的大小和所选泵的额定功率的大 小来确定，要保证电源的功率因数在合理范围内，并且要注意电动机要保证留有一定的备用功率，以便其能够长期有效的工作，保证选电动机的经济型原则。 根据以上要求可直接选用水泵厂家提供的配套电动机，型号为： 三相异步电动机 ，参数如下表： 表 动机参数 额定功率 额定电压 额定电流 效率 总电阻 转速 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - A r/80 6000 51 92 485 电耗 根据以上所选电动机参数以及所选泵的情况，虽然电动机的功率较小，但是泵的台数较多，所以，排水 系统的年电耗也是一项很重要的支出，所以应该对其进行准确的计算，同时进行合理的调整，年电耗的计算公式如下： E=36001000 g )(a xm a x1 .(= 102036001000 ( 0 ) = yh/ 式中 明等辅助用电系数； 水密度， 3m ； 工况流量， 3m /h； 工况扬程， m； m 水泵工况效率； c传动效率； d电机效率； w电网效率，一般可选取w= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 正常涌水量日数； 正常涌水时排水时间， h； 1n 工作水泵台数 大涌水量日数； 大涌水量时排水时间， h； 2n 备用水泵台数。 第七章 技术经济分析 算折旧费 安装工程费见表 巷工程费见表 装工程费 项目 类别 设备安装（万元） 外加工资调整（万元） 施工管理费（万元） 总额（万元） 机电设备 电设备 水管路 助车间服务费 额 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 表 巷工程费 工程名称 单位 数量 基价 地区系数 地区单价 直接定 额费 辅助 费 施工管 理费 合计 经济指标 （万元） 泵房硐室 3m 6 4 子道 1 0 10 水仓绞车房 3m 1 0 10 水仓 3m 25 5 0 计算折旧费 折旧费 =设备费（年折旧率 使用年限） + 安装工程费年折旧率 +井巷工程费年折旧率 年折旧费见表 表 折旧费 项目 类别 设备购置费（万元） 安装工程 费（万元） 井巷工程费 使用 年限 年折 旧率 (%) 回收 率(%) 年折旧 费 (万元 ) 机电设备及其配电设 备 10 水管路（含辅助车间服务费） 15 理水仓及管子道绞车 2 5 重机 24 30 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 21 - 水仓辅轨 15 0 泵房、绞车房 5 4 子道、水仓 5 4 计 本投资 =设备购置费 +安装工程费 +井巷工程费 基本投资 = 0+10+= 元） 运转费用 年工资费 工资应包括基本工劳动定质量及工资 1）司机定员：按水泵运转台数，每天三班作业配备。 2）维修工人数：按下表确定，工资等级按井上。 3）工资 :包括基本工资、辅助工资和附加工资 表 需人数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - 煤矿工人基本工资标准见下表： 表 矿工人基本工资标准 工资等级（与技术等级对应） 月工资 3 1200 4 1400 正常涌水量 Q )/( 3 井深 （ H) 单位 300450 450700 1000 1500 2000 500550 300450 450700 1000 1500 2000 水 泵 台 数（ n ） 3 5 7 8 11 3 5 7 5 7 8 200 400 人 1 1 2 2 2 400600 人 1 1 2 2 3 600800 人 1 1 2 2 2 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 500 5 1800 辅助工资：辅助工资包括津贴、奖金、病伤假工资及其他，按照基本工资的 百分数计算，井下工人按 70%，地面工人按 42%计算。 附加工资：井下和地面工人的附加工资按占基本工资和辅助工资之和的 13%计算。 4）具体计算 具体情况： 3 台水泵，查表司机定员 见表 表 机定员 项 目 水泵台数（台） 班 /日 每日出勤人数 每日在册人数 技术等级 数 量 3 3 3 4 5 结合具体情况：井深 350m，涌水量 80 ，分别为 3 台水泵，查表 维修工人情况列于下表 表 修工人定额 类 别 人数 技术等级 数 量 1 据上述工资计算方法和标准，进将两方案的工人工资情况列于表 表 人工资汇总 工资 类别 基本工资 总计（元） 辅助工资 总计（元） 附加工资总计（元） 月工资总计（万元） 年工资总计（万元） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 24 - 数 量 15900 10710 修费年维修费，包括大、中、小修及日常维护所需的必要配件维修及 材料消耗数量。 表 同型号水泵年维修率 项目 泵型号 单 位 数 量 年维修率（ %） 150 台 1 27 200 台 1 00 台 1 18 250 台 1 100 型 台 1 17 6 台 1 16 排水管路维修费：按不同管径，管路维修费 =每米长度维修率（ %）（见表 管子每米单价 管路总长度（ m）： 表 水管路维修率 无缝钢管（ 单位 数量 维修率 159 m 1 194 m 1 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 25 - 219