矿井主排水设备选型设计

1、业论文论文（设计）题目：矿井主排水设备选型设计毕业院校: 学生姓名: 学 号: 专 业:一、 矿井概况二、矿井排水设备选型设计规定及要求三、水泵的选择计算四、管路的选择计算五、管路阻力损失的计算六、水泵工作点的确定七、吸水高度的验算八、排水时间及水管中流速的验算1011九、电动机容量的计算十、 电耗计算附图- 1 -矿井主排水设备选型设计、矿井概况:某矿井立井提升方式，设计年产量 90万吨，井深200米，矿井正常涌水量为lOOmVh，每年涌水天数为300天，矿井最大涌水量为150 m3/h，年涌水天数为65天，矿井水理化指标为中性，其比重为1.02 xlOKg/m。二、矿井排水设备选型设计规定

2、及要求根据煤矿安全规程主排水设备的选择应符合下列要求:（一）水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量（包括填水及其它用水）。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 20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的 25%水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预备安装一定数量水泵的位置。（二八 水管：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵 在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能 配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量

3、。（三八 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水能力泵房。三、水泵的选择计算（一）、正常涌水量时水泵必须的排水能力计算按下式进行：Qb q X24 =i.2Qh m3/h ;20式中qb正常涌水量时水泵必须的排水能力。单位：m/hQ矿井正常涌水量，单位：m/h ;本设计中Q=100 m3/h , 则Q=1.2 X 100=120rr/h（二八 最大涌水量时水泵必须的排水量能力计算，按下式进行:Qb =Qmax 020WQmax m/h-11 -式中：QB 矿井最大涌水量时水泵必须的排水能力单位：m/hQmax矿井最

4、大涌水量，单位：m/h本设计中：Qmax = 150 m3/h ,则:QB =1.2 X 150=180 m/h（三八 水泵扬程的估算，按下式计算:Hg=K( Hp+HX)式中H P排水高度，取泵房地面到井口的垂高，单位米X吸水高度，一般取45米管路损失系数，对于立井，K=1.11.15 ;对于斜井：倾角a 30时,K=1.20 1.25 ;本设计中:HP=200米,H=5米，K=1.1 贝y：Hg=1.ix(200+5) =225.5 米（四八水泵的选取及总台数的确定:按照上述计算所得的流量 CB和扬程Hg,查产品样本初易选用150D30X 8型水泵，该型号水泵额定流量 Q=155 m/h时

5、，扬程为232米，允许吸水真空高度为6.5米，根据设计规范要求，该矿选用150D30X 8水泵三台，一台工作、一台备用、一台检修。考虑到随着以后煤炭开采水平的延伸， 矿井涌水量会有所增加，在泵房内 预留两台水泵的基础位置。四、管路的选择计算（一）、按设计规范要求，设置工作和备用两路排水管。（二八管材:根据主井排水要求，确定选用热轨无缝钢管。（三八管径的选择计算:排水管内径和吸水管内径按经济流速用下式计算:Lp珂?说览& dpdp 2gQn-J 900! Vp需貯；米式中：Qn 所选水泵的额定流量，单位:Vp排水管中的经济流速，一般Vp=1.5 2.2m/s ;Vx吸水管中的经济流速，一般VX

6、=0.8 1.5 m/s ;吸水管内径也可按下式计算:dx = dp+ 0.025 ；米本设计中：Qn=155 m/h , Vp =1.8 m/s 贝卩: 排水管内径：dp=L=0-175米 吸水管内径：dx = dp + 0.025 = 0.175 + 0.025 = 0.2米（四八 管壁厚度的计算：按下进行:_1 1+毎；厘米式中：dp 排水内径；单位：厘米;bn 管材的许用应力，单位：公厘/厘米2；铸铁管：bn =200公厘/厘米2,焊管：bn =600公厘/厘米2,无缝管：bn =800公厘/厘米2；管内水流，P=0.11HS丫公厘/厘米2;HS Y测地高度，米;6考虑管路受腐蚀及管子

7、制造有误差的附加厚度对于无缝钢管啓=0.1 0.2厘米;本设计中：dp =1.75 厘米，bn =800公厘/ 厘米 2,P=0.11X 205, 6f =0.1 贝y：6g=0.5dp 勺更正+0.1*800 -0.11x205 J= 0.354厘米根据上述计算数据经查表选用外径为 194mm壁厚为5mm内径为184mm的标准无缝钢管为排水管，选用外径为 219mm壁厚为5mm内径为209mnt标准无缝钢管为吸水管。（五八 排水管流速的计算:Vx = Qn 2 =155_ =1.25(m/s )90兀d2 90兀 X0.2092符合：Vx=0.8 1.5m/s的要求。五、管路阻力损失的计算(

8、一)、排水管路阻力损失的计算公式为:2 2X Lx V Vx 丄寸 Vxhx = AX+近 dx 2gx2g式中：Vp 排水管沿程阻力损失系数，按下表查取:管子直径50751001251501752002250.04550.04180.03800.03520.03320.03160.03140.0293管子直径2502753003253504004505000.02840.02760.02700.02630.02580.0250.02410.0234Lp排水管总长度，对于立井 Lp= (Hr-75+L1+L2+L);T井深;1水流经泵房排水管的长度，一般 L1=2030 米;2管子道长度，一般

9、L2=1520米;3井口出水管长度，一般取 L3=1520米; 排水管中的水流速度，单位 米/秒;dp排水管内径；米;送色一一排水管路附件局部阻力系数之和;本设计中，查表取值A =0.312丄1=30米丄2=20米，井深HF200米，dp=0.184米，Vp=1.62米/秒。总局部阻力系数之和2 &为三台水泵泵房内环形管路及管道附件阻力系数之和，查表取值为：4个直角弯头4X 0.294，两个闸阀2X 0.07，个逆止阀1X 1.7，一个单流三通1X 0.13，两个30弯头2X 0.294 X 30/90,两个直流三通2X 0.1，所以总局部阻力损失系数为:30Z .=40.294 +2咒0.0

10、7 +1咒1.7 +10.13+2咒0.29天+20.1 曲90= 3.5430.184= 5.969 +0.474则：hp =0.312少00一7.5广30十20+叫应+3.5恥曲2X9.82X9.8= 6.443米（二八 吸水管流动阻力损失的计算公式为:hx咗舟+Z舟；米式中：吸水管路沿程阻力损失系数;Lx吸水管总长度；单位：米;dx 吸水管内径；单位：米;Vx 吸水管计算流速，单位：米/秒;吸水管路附件局部阻力损失系数之和;本设计中，查表取值Zx =0.0301，Lx =7，dx =0.209，Vx=1.25吸水管路附件局部阻力损失系数为：一个底阀1X 5.2，一个90弯头1 X 0.2

11、94，所以J 十 “20.294-5.494 则:71 2521 252hx.03 汽 2+5.曲2= 0.082 +0.437 = 0.519 米（三八 输水管总的阻力损失计算:h”厶+hx+纠V勿丿X1.7=(6.443 +0.519 + 丄丝 *1.7V2X9.8 丿=12.1 米六、水泵工作点的确定 由 H二HS Y+rQ 得 R = H -呼，丫 =再Q2Q2式中：R管网常数水泵流量，米3/小时;hw 输水管路总损失，米;已知：Q=155米3/小时，hw=12.1米12 1 贝J： R=o.ooo515522所以：H=205+0.005 Q按上式所绘得的管路特性曲线与所选的150D3

12、0X 8型水泵的性能曲线按同一比例画在同一个Q-H座标上。其交点即为水泵的工作点。该工作点给出了 流量Q=187米3/小时，扬程Hn=222.5米，效率yMFO.76。（如图） 七、吸水高度的验算 按以下公式计算:式中：Hs 所选水泵说明书中规定的允许吸上真空高度 已知：Hs=6.5米，所以H“6.5-0.519-曲2天9.8= 5.901 米故采用吸水高度为5米是可行的。八、排水时间及水管中流速的验算（一）、正常涌水量时水泵每天工作小时数，按下式验算。T厂 24QhZHQM式中：Zh 正常涌水量时工作水泵台数;Qh矿井正常涌水量，米3/小时;Qm水泵工作点的实际流量，米3/小时;已知：Zh=

13、1, Qh=100米3/小时，Qm=187米3/小时，则1x187Th = 24 x00 =12.8 V 20 小时通过验算符合设计规范要求:（三八排水管实际流速的验算:Qm900! d2已知：Q=187米3/小时，贝y：1872 =1.95 米 / 秒900兀 X0.184符合经济流速在1.52.2米/秒内的要求。（四八 吸水管实际流速的计算:Qm187900兀 dx 900兀 X 0.2092 =1.5米 / 秒符合经济流速在0.81.5米/秒内的要求。九、电动机容量的计算VQm H m按下列公式计算:Nd =(1.1 1.5 沪3600 沢 102yMyc式中：1.11.5 备用系数;Q

14、M、H M、y M水泵工作点的流量压头及效率;yc 传动效率，联轴节传动时，yc=0.950.98，直联时yc = 1;本设计中，备用系数取1.1 , Qm=187米3/小时，Hm=255米，yM=0.76 ,yc=0.95 则:187x1020x222.5Nd =1.1 X3600x102x0.76x0.95= 176KW根据计算所得的功率及水泵的转速确定选用JR117-4型电动机，其容量为180KV,转速为1480转/分。十、电耗计算（一）、年电耗计算:VQmHmW=EK0yZeZmax)式中：yw电网效率，一般为 0.950.98 ;yd电机效率，大电机取 0.90.94 ;nH矿井每年正常涌水量天数;nmax矿井每年最大涌水量天数;本设计中取yw =0.98 , yd =0.94，