XX煤矿瓦斯泵选型(修改).doc

2、抽放设备选择依据根据煤矿瓦斯抽采达标暂行规定（安监总煤装2011163号）第十五条 ：泵站的装机能力和管网能力应满足瓦斯抽采达标的要求。备用泵能力应不小于运行泵中最大一台单泵的能力；运行泵的装机能力应不小于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的2倍，即：预抽瓦斯钻孔的孔口负压不得低于13kPa，卸压瓦斯抽采钻孔的孔口负压不得低于5kPa。煤矿要加强生产全过程的瓦斯抽采，因地制宜、因矿制宜，坚持地面与井下抽采相结合，穿层与顺层抽采相结合，采前抽采与边抽边采、采空区抽采相结合，利用一切可能的空间和条件充分抽采煤层的瓦斯。要准确掌握开采水平和回采区域煤层的瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性等参数，科学确定抽采方式，并根据采掘工作面瓦斯涌出情况，合理选择抽采系统、抽采方法和抽采工艺。要积极采用密集钻孔、大直径钻孔、水平长距离钻孔、专用巷道等抽采工艺，强化抽采措施；具备条件的矿井，应分别建立高、低浓度两套抽采系统，满足煤层预抽、卸压抽采和采空区抽采的需要。（一）设计依据1、矿井瓦斯抽放流量计算根据前面计算高负压：抽放纯量2.51m/min，低负压：抽放纯量0.57m/min。2、瓦斯抽放浓度瓦斯抽放浓度高负压抽放为40%，低负压抽放为15%。3、孔口负压：高负压不低于13kPa，低负压5kPa。4、抽放管路的最远距离：2000m。（二采区最后一个区段）二、管径选型计算1、瓦斯抽放主管1）主管径根据AQ1027-2006标准附录D，=0.163m式中：d-瓦斯管内径，m；Q-瓦斯管内流量，m/min；K-计算高、低负压主管径时流量系数，按煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008）K为1.21.8，取K=1.5。 抽出瓦斯浓度按30%计；V瓦斯管内流速，一般取515m/s；取10 m/s；选用2197型钢管作为瓦斯抽放主管。2）主管路阻力计算（1）摩擦阻力计算=2354Pa式中：hf管路的摩擦阻力，Pa；L 主管路长度，m；二采区开采时管路最长为1320m（地面200m回风斜井500m井底联络巷30m二采区运输下山590m，合计 1320m）；混合瓦斯对空气的相对密度；Q 管路的混合瓦斯流量，m/h；K0系数，经查表取K0=0.71；d管路内径，cm 。=（219-72）/10=20.7cm；(kg/m)式中：1瓦斯密度，取0.715kg/m；n1混合瓦斯中瓦斯浓度，30%；2空气密度，取1.293kg/m；n2混合瓦斯中空气浓度70%。 （2）局部阻力计算h1= 235415%=353Pa，按摩擦阻力的15%计算。（3）主管路总阻力计算H总=2354+353=2707pa2、瓦斯抽放支管1）回采工作面（1）支管直径=0.136m式中：d瓦斯管内径，m；Q瓦斯管内流量1.75m/min；抽出瓦斯浓度按30%计；K-计算高、低负压主管径时流量系数，按煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008）K为1.21.8，取K=1.5。 V瓦斯管内流速，一般取515m/s；取10m/s；选用矿方200PVC管（矿井已安装）作为回采工作面瓦斯抽放支管。（2）支管路阻力计算A、摩擦阻力计算=1586Pa式中：hf管路的摩擦阻力，Pa；L管路长度，m；管路最长时为650m；混合瓦斯对空气的相对密度；Q管的混合瓦斯流量，m/h；K0系数，经查表取K0=0.71；d管路内径，cm ；d=（200- 102）/10=18cm；B、局部阻力计算h1=158615%=238Pa；按摩擦阻力的15%计算。C、采面支管总阻力h总=1586+238=1824pa2）掘进工作面（1）支管直径 =0.064m式中：d瓦斯管内径，m；Q瓦斯管内流量，0.38m/min；抽出瓦斯浓度按30%计，两个掘进面抽放；V瓦斯管内流速，一般取515m/s；取10m/s；选用200PVC管作为掘进工作面瓦斯抽放支管。（2）支管路阻力计算A、摩擦阻力计算=133Pa式中：hf管路的摩擦阻力，Pa；L管路长度，m；管路最长时为650；混合瓦斯对空气的相对密度；Q管内的混合瓦斯流量，m/h；K0系数，经查表取K0=0.71；d管路内径，cm 。d=（200-102）/10=18cm；B、局部阻力计算h1=13315%=20Pa，按摩擦阻力的15%计算。C、掘进面支管总阻力h总=133+20=153Pa3、管路总阻力回采与掘进取其中较大的一个，取回采阻力值进行计算，h总阻力=h主总+ h支=2707+1824=4531Pa 4、主管路壁厚计算 =Pd/2=0.1207/（260）=0.63mm，取2mm。 式中： -管路壁厚，mm； P-管路最大工作压力，Mpa，取乐0.1MPa； d-管路内径，mm -许用应力，焊接管60MPa； 三、抽放设备选择计算 （一）高负压抽放设备选择计算 1、标准状态下抽采系统压力计算 =27037Pa 式中： Hf抽采系统压力，Pa； Hi井下负压管路系统全部阻力损失，4531Pa； H0钻孔孔口压力，Pa；高负压取14000 Pa； K压力富裕系数，K=1.2-1.8；取1.2； hoz用户在瓦斯管出口所必须造成的正压，Pa；用户在瓦斯出口处必须的正压，按煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008）中的要求进行选型计算。泵出口正压一般取值为3.55kPa。取4000 Pa； 2、抽放泵工况点压力 Pb=Pd-Hf=56758Pa 式中： Hf抽采系统压力，27037Pa； Pd抽采泵站大气压力，瓦斯泵房标高为+1586m，查表得629mmHg，当地气压=62913.69.8=83795Pa； Pb泵站工况点压力， Pa； 3、瓦斯抽放泵的真空度： z=P/P0=0.56899 式中： P瓦斯抽放泵进口绝压，Pa； z瓦斯抽放泵的真空度。4、标准状态下瓦斯泵流量计算 Qb=Q/（x*）=328.5m/min 式中： Q瓦斯泵额定流量，m/min； Qc在抽放期间内抽出的最大纯瓦斯量之和，92m/min； X瓦斯泵入口处瓦斯浓度，0.35； 瓦斯泵的机械效率，=0.8； K抽采能力备用系数1.2-1.8，一般取K=1.2 。 5、瓦斯泵工况点流量 Q工=Qb*P0*T/（P*T0）=403.12 式中： Q工瓦斯泵工况点流量，m/min； P0标准大气压；101325Pa； P瓦斯泵管内绝对气压，62613.69.8=83433Pa； T0标准状态下的温度，273+20=293K； T瓦斯泵管内气体温度，T=273+23=296K； 根据煤矿瓦斯抽采达标暂行规定泵站的装机能力和管网能力应当满足瓦斯抽采达标的要求。备用泵能力不得小于运行泵中最大一台单泵的能力；运行泵的装机能力不得小于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的2倍，即：=（10092101325）/（35（83433-57653）=1033 m/min。 5、抽放泵选型 根据计算的瓦斯泵的Hp和Qp，利用现有2台2BEC 67型水环真空泵、增加2台2BEC 67型水环真空泵（3用1备）高压抽放，单台抽放泵最大抽气量384.7m/min，压力57.65KPa，真空泵配套电机YB4005-4，功率为560kW，转速270r/min，电压10000V。高负压抽放主管选用7626。3384.7=1154.1m/min1033 m/min。3台工作1台备用满足高负压抽放的要求。主管及采面支管选用7626型焊接钢管，掘进支管选用3255型焊接钢管。工况点参数见表5-1-1。表5-1-1 高负压抽放系统瓦斯泵技术参数型号绝对压力(mbar)转速(rpm)吸气量(m3/min)轴功率(KW)供水量(m3/h)2BEC-6757.65300384.756033 7、抽放泵功率计算 N=N轴/=378.8/0.8=473.5kW560kW。故选用电机功率符合要求。 式中： N-瓦斯泵工况点轴功率，378.8kW；（二）低负压抽放设备选择计算 1、标准状态下抽采系统压力计算 =16151Pa 式中： Hf抽采系统压力，Pa； Hi井下负压管路系统全部阻力损失，3459.1Pa； H0钻孔孔口压力，Pa；低负压取6000 Pa； K压力富裕系数，K=1.2-1.8；取1.2； hoz用户在瓦斯管出口所必须造成的正压，Pa；用户在瓦斯出口处必须的正压，按煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008）中的要求进行选型计算。泵出口正压一般取值为3.55kPa。取4000 Pa； 2、抽放泵工况点压力 Pb=Pd-Hf=67282Pa 式中： Hf抽采系统压力，16151Pa； Pd抽采泵站大气压力，62613.69.8=83433Pa； Pb泵站工况点压力， Pa； 3、瓦斯抽放泵的真空度： z=P/P0=0.664 式中： P瓦斯抽放泵进口绝压，Pa； z瓦斯抽放泵的真空度。 4、标准状态下瓦斯泵流量计算 Qb=Q/（x*）=333.33m/min 式中： Q瓦斯泵额定流量，m/min； Qc在抽放期间内抽出的最大纯瓦斯量之和，40m/min； X瓦斯泵入口处瓦斯浓度，0.15； 瓦斯泵的机械效率，=0.8； K抽采能力备用系数1.2-1.8，一般取K=1.2 。 5、瓦斯泵工况点流量 Q工=Qb*P0*T/（P*T0）=408.96 式中： Q工瓦斯泵工况点流量，m/min； P0标准大气压；101325Pa； P瓦斯泵管内绝对气压，62613.69.8=83433Pa； T0标准状态下的温度，273+20=293K； T瓦斯泵管内气体温度，T=273+23=296K； 根据煤矿瓦斯抽采达标暂行规定泵站的装机能力和管网能力应当满足瓦斯抽采达标的要求。备用泵能力不得小于运行泵中最大一台单泵的能力；运行泵的装机能力不得小于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的2倍，即：=（10040101325）/（15（83433-67282）=1783.4 m/min。 6、抽放泵选型 根据计算的瓦斯泵的Hp和Qp，选用4台（2用1备）2BEC 67型水环真空泵低压抽放，单台抽放泵最大抽气量596m/min，压力67.28KPa，真空泵配套电机YB4503-4，功率为710kW，转速370r/min，电压10000V。3596=1788m/min1783.4 m/min。3台工作1台备用满足低负压抽放的要求。低负压抽放管选用D7626型焊接钢管，总长度为3900m。工况点参数见表5-1-2。表5-1-2 低负压抽放系统瓦斯泵技术参数型号绝对压力(mbar)转速(rpm)吸气量(m3/min)轴功率(KW)供水量(m3/h)2BEC-6767.2320596800337、抽放泵功率计算 N=N轴/=550/0.8=687.5kW800kW。故选用电机功率符合要求。 式中：N-瓦斯泵工况点轴功率，550kW；（三）矿井现有瓦斯泵的情况及本次瓦斯泵型号及台数换确定矿井现已安装使用4台瓦斯泵，其中2BEC52型水环式真空泵2台、2BEC67型水环式真空泵2台。2BEC52型水环式真空泵额定工况参数：n=300r/min，Q=206m3/min，P=250kw，极限真空78kPa，配套电机功率250kw，负责矿井低负压系统抽放。两台2BEC-67型水环真空瓦斯抽放泵，其额定工况参数：n=320r/min，Q=421m3/min，P=250kw，极限真空78kPa，配套电机功率560kw；负责高负压系统抽放。经以上计算矿井需安装8台2BEC-67型水环真空瓦斯泵，其中4台（3用1备）进行高负压抽放，4台（3用1备）进行低负压抽放。低负压抽放泵的参数：单台抽放泵最大抽气量596m/min，压力67.28KPa，真空泵配套电机YB4503-4，功率为800kW，转速370r/min，电压10000V。低负压抽放管选用D7626型焊接钢管，总长度为3900m。利用原2台2BEC-67型水环真空瓦斯泵进行高负压抽放，原有其他