煤矿离心水泵选型

第三节第三节 排水设备排水设备 该矿为斜井开拓 采用一级排水 在副斜井底部 842m 标高布置主副水仓 并建立水泵房集中排水 在二采区各上山 各运输巷 各回风巷边缘布置排水 沟 二采区涌水沿各排水沟自流至一采区主 副水仓 井下所有涌水从 842 主 副水仓沿管子道 副斜井直接排至设在地面的井下水处理站 一 设计依据一 设计依据 1 根据贵州省核工业地质局提供的 贵州省遵义县习水镇富星煤矿矿区水 文地质调查报告 的资料 两个采区涌水量相加得正常涌水量 Q正 32 9m3 h 最大涌水量 Q大 82 12m3 h 考虑到井下消防洒水等因素 设备 选型按正常涌水量 Q正 37 9m3 h 最大涌水量 Q大 87 12m3 h 2 排水高度为 182m 从 842m 排到 1024m 二 选型计算二 选型计算 1 正常和最大涌水量时 工作水泵的最小排水能力 正常涌水时期所需水泵最小排水能力QB QB 24Qr 20 1 2Q 1 2 37 9 45 48 m3 h 式中 Qr 矿井正常涌水量 37 9m3 h 最大涌水时期所需水泵最小排水能力QBm QBm 24Qrm 20 1 2Qrm 1 2 87 12 104 54 m3 h 式中 Qrm 矿井最大涌水量 87 12m3 h 2 计算水泵所需扬程 HB Hp H吸 1 7hw 1 182 5 1 7 23 9 1 228 6 m 式中 Hp 排水高度 182m H吸 吸水高度 5m hw 吸 排水管管路损失扬程 经计算 hw 23 9m 1 7 管路於积系数 1 排水口富裕高度 取 1m 利用矿上现有的水泵型号为 D85 45 6 型水泵 3 台 流量 85m3 h 扬程 270m 电压 0 66kV 正常涌水时 1 台工作 1 台备用 1 台检修 最大涌水时 2 台工作 1 台备用 配套 YB2 315M 2 型电动机 功率为 110kw 3 排水管的选型及趟数 1 管径计算 0 123 m v Q D 3600 4 排 214 3 3600 854 式中 Q额 所选水泵的额定流量 m3 h V排 假定管径的流速 取 V排 2m s 2 排水管路趟数的确定 根据设计规范及省安监局要求 排水管选择 159 4 5mm 无缝钢管一趟作 为工作管路 另外敷设一趟 159 4 5 的无缝钢管一趟作为备用管路 壁厚为 4 5mm 3 吸水管直径计算 D吸 D排 25 123 25 148mm 查表取标准管 159 4 5mm 的无缝钢管作 为吸水管 4 排水管管壁厚度的校验 a PR PD k g 2 2 0 2 198002 0 15 2 19 0 38cm 4 5mm 式中 P 管子内部水的压力 kgf cm2 19 2kgf cm2 管子内径 cm 15 0cm Rk 许用应力 kgf cm2 对无缝钢管为 800 kgf cm2 a 考虑管路受腐蚀及管路制造误差时的附加厚度 cm 对于钢管取 0 1 0 2cm 本次取 0 2cm 选择 159 4 5mm 无缝钢管能满足排水要求 4 管路流速计算 1 排水管流速计算 1 34m3 s 流速过小 不经济 应运用 22 15 0 14 33600 854 3600 4 排 排 D Q v 关小闸阀 使排水管流速在经济流速范围内 取 1 85 m3 s 式中 D排 排水管内径 0 15m 2 吸水管流速计算 1 34m3 s 22 15 0 14 33600 854 3600 4 吸 吸 D Q v 式中 D吸 吸水管内径 0 15m 5 管路扬程损失计算 23 9m 8 92 85 1 15 0 585 0352 0 2 2 2 g v d L h j w 排 排 式中 水与管壁摩擦阻力系数 查表 0 0352 d排 排水管直径 d排 0 15m v排 排水管流速 v排 1 85m3 s g 重力加速度 g 9 8 m s2 Lj 管路计算长度 等于实际长度加底阀 逆止阀 闸阀 弯头 异形管 三通等附件的等值长度 为 585m 管路计算长度见表 4 3 1 表表 4 4 1 管路计算长度表管路计算长度表 序号项目名称单位数量等值长度m合计等值长度m备注 1 底阀个 000管径150mm 2 逆止阀个 12121 3 闸阀个 20 661 32 4 弯头个 20 661 32 5 异形管个 12 632 63 6 单流三通个 07 890 7 合流三通个 00 8 分流三通个 00 9 直流三通个 00 10 小计 26 11 井筒管道长度m514 12 管子道管道长度m20 13 水泵房管道长度m25 合计585 6 确定水泵行动参数 1 建立管网阻力特性方程式 根据排水系统运行理论 管网阻力特性方程式如下 2 RQHH s 式中 H 排水泵所需扬程 m Hs 水泵吸水管吸水面与排水管出水口高差 m HS 182 5 187m R 排水系统管道阻力系数 Q 水泵额定流量 m3 h Q 85m3 h 1 管路淤积时 排水系统管道阻力系数按下式计算 0 0073 22 85 9 237 1 Q h R w 式中 符号意义同前 管网阻力特性方程式为 2 0073 0 187QH 2 管路不淤积时 排水系统管道阻力系数 0043 0 85 9 23 2 R 管网阻力特性方程式为 2 0043 0 187QH 2 作管网阻力特性曲线 根据及方程式 在 D85 45 6 型水泵的性能曲线上按同一比例画作 Q H 图得管网阻力特性曲线 见图 4 3 1 管路淤积时其工况点参数见表 4 3 2 管 路不淤积时其工况点参数见表 4 3 3 0 4 8 12 16 20 0 9 18 27 36 45 54 60 N kW H m N NHSHr H D DF DY MD85 45 6 六级 n 2950r min 3 6 9 0 50 60 70 40 Q L S Q m3 h NPSHr m 06121824303642 0244872 88 4 120144 M1 M2 45 8 43 2 14 7 14 1 4 5 4 3 80 7 71 6 71 7 96 H 187 0 0073Q2 H 187 0 0043Q2 图 4 3 1 管网特性曲线图 表表 4 3 2 D85 45 6 型多级水泵管路淤积时工况点运行参数型多级水泵管路淤积时工况点运行参数 型 号 流量 m3 h 总扬程 m 转 速 r min 电机功率 kW 电机电压 kV 效率 必须汽 蚀余量 m D85 45 680 7274 8295084 60 6671 74 3 表表 4 3 3 D85 45 6 型多级水泵管路不淤积时工况点运行参数型多级水泵管路不淤积时工况点运行参数 型 号 流量 m3 h 总扬程 m 转 速 r min 电机功率 kW 电机电压 KV 效率 必须汽 蚀余量 m D85 45 688 4259 2295088 20 6671 64 5 7 水泵工况点运行参数校核 1 经济性校验 水泵的工作点位于工业利用区内 符合经济要求 2 稳定性校验 由特性曲线可知水泵在零流量时的压头值 H0 270m 排水系统测地高度 HS 187m Hs 0 9H0 而 0 9H0 0 9 270 243m HS 187m 稳定工作 3 吸上真空度校核 由厂家提供的资料 D85 45 6 型水泵必须汽蚀余量为 4 9 泵工况点汽蚀余 量为 4 5 上真空度符合要求 4 排水时间验算 正常涌水时实际排水时间 11 3h 20h 符合要求 7 80 9 372424 e Q Q T 式中 Q 设计矿井正常涌水量 37 9m3 h Qe 水泵的工况点流量 80 7 m3 h 最大涌水时实际排水时间 13 0h 20h 符合要求 7 802 12 8724 2 24 e Q Q T 式中 Q 设计矿井最大涌水量 87 12m3 h Qe 水泵工况点流量 80 7m3 h n 最大涌水量时水泵运行台数 n 2 8 电动机容量的验算 1 管路淤积时 96 4kW 110kW cm mm d HQ kN 1023600 98 0 717 0 1023600 8 274 7 801020 1 1 电机功率符合要求 式中 矿井水的比重 kg m3 取 1020 kg m3 Qm 水泵工况点的流量 80 7m3 h Hm 水泵工况点扬程 m 274 8m m 水泵工况点的效率 71 7 c 传动效率 联轴节传动取 c 0 98 K 电机备用系数 取 K 1 1 2 管路不淤积时 99 8kW 110kW cm mm d HQ kN 1023600 98 0 716 0 1023600 2 259 4 881020 1 1 电机功率符合要求 式中 矿井水的比重 kg m3 取 1020 kg m3 Qm 水泵工况点的流量 88 4m3 h Hm 水泵工况点扬程 m 259 2m m 水泵工况点的效率 71 6 c 传动效率 联轴节传动取 c 0 98 K 电机备用系数 取 K 1 1 根据校核采用厂家配套防爆电动机 其额定功率 110kW 满足要求 吨水百米电耗 年电耗 95 0 92 0 717 01023600 1020163658 274 7 80 1023600 t365 xd 0 工 工工 HQ E 式中 工 水泵运行工况点流量 工 工 水泵运行工况点扬程 工 0 矿井水的比重 kg m3 取 1020 kg m3 水泵平均每天运行小时数 工 水泵运行工况点效率 工 电网效率 取 电动机效率 对于大型电机取 取 吨煤电耗 150000 574076 1 A E E 吨水百米电耗 8 27424 7 80365 574076100 24365 100 s 2 HQ E E 满足节能要求 矿井已经在副斜井底部 842m 布置主 副水仓并设置了水泵房 已经安 装了三台 D85 45 6 型离心式水泵 其中一台工作 一台备用 一台检修 水 泵配套电动机功率为 110kW 0 66kV 水泵额定流量为 85m3 h 额定扬程为 270m 并已经敷设了一趟 159 4 5mm 无缝钢管作为工作管路 同时敷设了 一趟 159 4 5mm 无缝钢管作为备用管路 壁厚为 4mm 排水管从水泵房经 管子道沿副斜井铺设至地面 水泵起动采用 QJR 型防爆软启动器起动 根据以上计算 该矿井在一采区已经安装的泵房 完全能够满足二采区生 产时排水系统的要求 9 水仓 主水仓长 70m 断面 3 97m2 容量为 277 9m3 副水仓长 60m 断面 3 97m2容量为 238