煤矿离心水泵选型

第三节 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QBQB24Qr/201.2Q1.237.945.48（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QBmQBm24Qrm/201.2Qrm1.287.12104.54（m3/h）式中： Qrm矿井最大涌水量，87.12m3/h。2计算水泵所需扬程HBHp+H吸+1.7hw1182+5+1.723.91228.6(m)式中：Hp排水高度，182mH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D85-456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）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1594.5mm无缝钢管一趟作为工作管路，另外敷设一趟1594.5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1594.5mm的无缝钢管作为吸水管。（4）排水管管壁厚度的校验=0.38cm4.5mm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1594.5mm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式中：D吸吸水管内径，0.15m。5管路扬程损失计算=23.9m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4-4-1 管路计算长度表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： 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；HS1825187m；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式中：符号意义同前。管网阻力特性方程式为： （2）管路不淤积时排水系统管道阻力系数：管网阻力特性方程式为：2）作管网阻力特性曲线 根据及方程式，在D85-456型水泵的性能曲线上按同一比例画作QH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。图4-3-1 管网特性曲线图表4-3-2 D85-456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)D85-45680.7274.8295084.60.6671.74.3表4-3-3 D85-456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)D85-45688.4259.2295088.20.6671.64.57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H0270m，排水系统测地高度HS187m，Hs0.9H0，而0.9H00.9270243mHS187m稳定工作。（3）吸上真空度校核由厂家提供的资料D85-456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=11.3h20h，符合要求式中：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=13.0h20h，符合要求式中：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=96.4kW110kW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，274.8mm-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：=99.8kW110kW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。3）吨水百米电耗（1）年电耗=574076kwh式中：Q工-水泵运行工况点流量，Q工=80.7m3/h；H工-水泵运行工况点扬程，H工=274.8m；0 - 矿井水的比重，kg/m3，取1020 kg/m3；t-水泵平均每天运行小时数，t=16h；工-水泵运行工况点效率，工=0.717x-电网效率，取x=0.95；d-电动机效率，对于大型电机取0.9-0.94；取d=0.92；2）吨煤电耗=3.83kwh/t3）吨水百米电耗=0.30kW/100m. t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D85-456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1594.5mm无缝钢管作为工作管路，同时敷设了一趟1594.5mm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：238.2m3；水仓总容量为：516.1m3。水仓总容量按8小时正常涌水量验算：516.1m3837.9=303.2m