重庆天弘一矿主排水系统设计【说明书+CAD】
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重庆天弘一矿主排水系统设计【说明书+CAD】,重庆,天弘一,矿主,排水系统,设计,说明书,CAD
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湖南科技大学本科生毕业设计（论文）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朱 丹学院机电工程专业机械设计制造及其自动化学号1103010425指导教师刘长鸣二一五 年 五 月 十 日摘 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;ABSTRACTThe graduation design topic is about the mine main drainage system. That is to say , The coal mine in the selection of fluid machinery design.according to the specification and the raw data which is given by teacher.Through to check related information, we learn that the mine drainage system design must strictly abide by the relevant provisions stipulated in the “coal mine safety regulations and the coal industry design specification . To ensure the safety, the principle of economy, the rational design of the drainage system.To advance design multiple solutions and according to the environment of coal mine, drainage system specific requirements to select the most reasonable scheme, including equipment selection and calculation, to determine the status of the equipment, the economic and technical analysis, and so on, unreasonable to exclude determine the final plan.According to the requirements of the task, the reasonable design of pump room layout, pipe pump diagram and structure diagram.Underground drainage system is one of the four major systems of mine system, the design must maintain a strict attitude to treat, consider to be careful must be aware of the many small details of the Department, its relationship to the workers personal safety, so the design process must be repeated to check the, improve the feasibility and safety.Keywords: Mine water; water pump; operating point; equipment layout;- 3 - 目 录第一章 前 言错误！未定义书签。1.1 矿井简介错误！未定义书签。1.2 矿水的来源错误！未定义书签。1.3 对排水设备的要求错误！未定义书签。1.4 离心式水泵的分类错误！未定义书签。1.5 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。2.1 水泵应具有的排水能力错误！未定义书签。2.2 确定水泵必须的扬程 错误！未定义书签。2.3 预选水泵错误！未定义书签。2.4 校验水泵稳定性规定的条件错误！未定义书签。2.5 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。3.1 确定管路趟数错误！未定义书签。3.2 泵房内管路设置错误！未定义书签。3.3 计算管径选择管材错误！未定义书签。3.4 确定排水管壁厚错误！未定义书签。3.5 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。4.1 确定工况点.错误！未定义书签。4.2 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。6.1 电动机的选择错误！未定义书签。6.2 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。7.1 计算折旧费 错误！未定义书签。7.2 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。8.1 估算泵房尺寸错误！未定义书签。8.2 基础尺寸错误！未定义书签。8.3 泵房尺寸错误！未定义书签。8.4 水仓、水房及吸水井的尺寸错误！未定义书签。8.5 吸水井尺寸错误！未定义书签。8.6 水仓 错误！未定义书签。8.7 起重梁错误！未定义书签。8.8 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。9.1 离心泵的装置及工作原理 错误！未定义书签。9.2 离心泵的工作原理错误！未定义书签。9.3 离心泵的气蚀错误！未定义书签。9.4 离心泵的分类错误！未定义书签。9.5 离心泵型号及结构错误！未定义书签。9.6 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。ii第一章 前 言1.1 矿井简介年生产量：45万吨矿井化学性质：矿水中性矿井水密度：1020千克/米井口标高：+237米井车场标高：-113米矿井最大涌水量：150米/小时矿井正常涌水量：80米/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。1.2 矿水的来源一、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10151 020 。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pH值表示，一般PH7为碱性，PH=7就为中性，PH=46为弱酸性，当PH3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。1.3 对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20h内排出矿井24h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。1.4 离心式水泵的分类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 (2) 立式泵 ：泵轴位于垂直位置1.5 排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1.1所示 图1.1 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1.2所示 图1.2 接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。第2章 排水设备方案的计算与选择2.1水泵应具有的排水能力设计的原始资料(1) 井口标高 237m ，井车场标高 113m ；(2) 正常涌水量80m/h ，最大涌水量150m/h ；(3) 正常涌水期按 300 天，最大涌水期按65天 ；(4) 矿水中性，矿水密度1020kg/m3 ；(5) 服务年限 30 年；(6) 矿年产量 45万吨。正常涌水量时，工作水泵的排水能力： m3/h . (2.1) m3/h最大涌水量时，工作水泵与备用水泵的排水能力 m/h.(2.2) m/h 式中 正常涌水量，mh； 最大涌水量，mh； 工作水泵的排水能力，mh； 工作水泵与备用水泵的排水能力，mh。2.2确定水泵必须的扬程=井深+井底车场与最低吸水面标高差+出口高出井口高度 =350+1.5=351.5 m水泵必须产生的扬程： =390.56 m.(2.3)式中：矿井排水垂直高度，m； 水泵必须的扬程，m 一管路效率如表2.1所示，取 =0.9表2.1 管路效率表管路敷设角度（）50 mh时，若工作水泵的必需台数为，那备用水泵的台数应为 0.7（偏上整数）和（偏上整数）中的较大者。其中为泵的工作流量，在不知道工况的情况下，可以取。检修水泵的台数0.25（偏上整数）。所以水泵的总台数为=+。如果是水文地质条件复杂的矿井，可根据情况增设水泵或者是在泵房内预留安装水泵的位置。 .（2.6） 取 =1 =.（2.7） 取 =1 =.（2.8） 取 =1 =+.（2.9） 同时满足 （+）.(2.10) 3190180 式中： -工作水泵台数 -备用水泵台数 -检修水泵台数 -水泵总台数 第3章 排水管路的计算与选择3.1确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20h内排出24h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20h内排出24h矿井内的最大涌水量。 (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。3.2泵房内管路布置图3.1 三台水泵管路布置方式 图3.1是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3.1所示。3.3计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1MPa。所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 =0.183 m.(3.1)式中：额定工况点流量，； 排水管内的经济流速，取=1.5-2.2（），此处取2； 排水管的计算内径，m。2、 吸水管内径 =0.0188=0.237m.(3.2)式中： 额定工况点流量，； 吸水管内的经济流速，取=0.8-1.5（），此处取1.2 ； 吸水管的计算内径，m。根据、选取标准管。试取壁厚=6mm，排水管外径194mm，吸水管外径245mm。3.4确定排水管壁厚排水管壁厚 =0.5=5.6mm.(3.3) 所以壁厚可取6 mm式中：标准管内径，cm； 管材需用力，Mpa，见表3.2 P排水管内的流体压强，Mpa， P=0.01=3.47Mpa 水泵排水高度，m； c附加厚度，cm，取0.2。选择热轧无缝钢管如下表3.3。由于吸水管比较短，因此壁厚一般选择与排水管壁厚一样。排水管为，吸水管为表3.2各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（MPa)206080附加厚度（cm)0.7-0.90.20.1-0.2表3.2 热轧无缝钢管（mm） （GB8163-87）外径壁厚外径壁厚外径壁厚外径壁厚323842455054576063.56870732.58.02.58.02.510.02.510.02.510.03.011.03.013.03.014.03.014.03.016.03.016.03.019.0768389951021081141211271331401463.019.03.524.03.524.03.524.03.528.03.528.04.028.04.032.04.032.04.032.04.536.04.536.01521591681801942032192452732993253514.536.04.536.05.045.05.045.05.045.06.050.06.050.07.050.07.050.08.075.08.075.08.075.0377402426459(465)480500530(550)5606006309.075.09.075.09.075.09.075.09.075.09.075.09.075.09.025.09.025.09.025.09.025.09.025.03.5计算管路特性 1、计算沿程阻力损失系数，对于吸排水管分别为： =0.03m.(3.4) =0.035m.(3.5)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3.6，吸水管局部阻力损失系数见表3.5。 排水管总的局部阻力损失系数 吸水管总的局部阻力损失系数 3、估算管路长度排水管长度可估算为391-401 m，取400 m,吸水管长度可估算为=8 m。4、 管路阻力损失系数 .(3.6) =0.03+0.035+=0.0827(349.5+70108.67+1389.06+10195.04)=6784.9 =0.00052 表3.4 管道局部阻力系数名 称局 部 阻 力 系 数 闸板阀x/d1/82/83/84/85/86/87/8197.8175.522.060.810.260.070.01止回阀1520253040455055607090624230149.56.64.63.21.7扩大管 以下0.20.50.60.70.80.9弯头0.40.50.60.81.01.21.41.61.82.00.1380.1450.1580.2060.2940.440.6610.9741.4081.978弯头三通表3.5 吸水管路附件其阻力系数吸水管附件名称数 量系 数 值底 阀13.7弯头10.294收 缩 管10.1=4.094表3.6 排水管路附件其阻力系数排水管附件名称数 量系 数 值闸 阀20.262=0.52止回阀11.7四 通121.5=3弯头50.2945=1.47直流三通40.74=2.8扩大管10.5弯头20.294=0.196=10.1865、管路特性方程式可写为 =405+6784.9.(3.7)式中 -测地高度，m； -通过管路的流量，m3/s; -管路阻力损失系数，s/m -管内径变化而引起阻力损失变化的系数，对于新管k=1，对于旧管k=1.7 H管路阻力，也就是需要水泵提供的扬程。第四章 工况的确定与排水时间的校验4.1确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：工况点流量扬程效率0.79轴功率Q/100150200250300350356.7363.2372.3384398.3415.2 表4.1 工况点的确定 4.2验算排水时间 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： 6.2 h .(4.1)最大涌水时的排水时间： 6.2 h. .(4.2) 式中：矿井正常涌水量，； 矿井最大涌水量，； 工作水泵台数； 备用水泵台数； 工况点流量，；根据煤矿安全规程规定，、应不超过20小时。由上述数据可知是符合其规定的。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：输出地有益能量与装置输入的能量之比，其比值用表示，且,则装置效率为 =.(5.1) 式中 水泵工况点效率，79%； 管道效率，88%； 电机效率，92%； 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：电机效率=0.92, 工况效率=0.79，管路效率 =351.5/401.5=0.88，则装置效率为： = =0.790.920.880.98 =0.63(0.6)第6章 电动机的计算与选择6.1电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：JR148-4型三相异步电动机 ，参数如下表：表6.1 电动机参数额定功率KW额定电压V额定电流A效率总电阻转速r/min780600051921.214856.2 年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=.(6.1) = () = 式中 1.08照明等辅助用电系数； 水密度，/； 工况流量，/h； 工况扬程，m； 水泵工况效率； 传动效率； 电机效率； 电网效率，一般可选取=0.95-0.97； 正常涌水量日数； 正常涌水时排水时间，h； 工作水泵台数 最大涌水量日数； 最大涌水量时排水时间，h； 备用水泵台数。第7章 技术经济分析7.1 计算折旧费安装工程费见表7.1,井巷工程费见表7.2表7.1 安装工程费 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24.360.5123.3528.22配电设备1.470.15312.623排水管路4.817.913.7辅助车间服务费19.8总额64.343 表7.2 井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63.61.093.923.42414.261.610.3管子道13.51.093.83.83.92.31010水仓绞车房13.51.093.83.83.92.31010水仓253.51.093.89597.457.5249.910计算折旧费 折旧费=设备费（年折旧率-回收率/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7.3：表7.3 年折旧费 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73.130.843109.649.69排水管路（含辅助车间服务费）10.533.5156.2762.72清理水仓及管子道绞车2519.240.368起重机24303.2720.77水仓辅轨2.88155.33200.115水泵房、绞车房71.62542.864管子道、水仓259.925410.396总计26.9基本投资=设备购置费+安装工程费+井巷工程费基本投资=66.3+64.343+（61.6+10+10+249.9）= 462.143（万元）7.2年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7.4 所需人数正常涌水量井深（H)单位300450450700100015002000500550300450450700100015002000水 泵 台 数（）357811357578200 400人11222400600人11223600800人112223 煤矿工人基本工资标准见下表：表7.5 煤矿工人基本工资标准工资等级（与技术等级对应）月工资31200414004.5150051800 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7.6：表7.6 司机定员 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33345 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7.7：表7.7 维修工人定额类 别人数技术等级数 量14.5 根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7.8：表7.8 工人工资汇总 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）数 量15900107103459.33.0136.12维修费年维修费，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7.7 不同型号水泵年维修率 项目泵型号单 位数 量年维修率（%）150D30型台127200D43型台115.3200D63型台118250D60型台116.5DQ280100型台1176GD67型台116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7.8）管子每米单价管路总长度（m）：表7.8 排水管路维修率无缝钢管（mm）单位数量维修率159m10.28194m10.29219m10.29273m10.31299m10.32325m10.33351m10.33 年排水费 年排水费S=折旧费+年维修费+年电费+年工资+其他支出 年排水费=26.9+7.32+426.62+36.12+8.7=505.66 （万元）第8章 确定泵房、水仓和管子道尺寸8.1 估算泵房尺寸水泵房的尺寸对于排水系统至关重要，设计出合理的泵房尺寸，可以减少后期工作中很多不必要的麻烦，同时泵房内的泵，电动机等等工作系统要合理的布置，各种装置的布置主要取决于泵和管路的多少，装置彼此之间不会受到干扰，能够正常的工作，尽量减少泵房断面，同时，泵房的设计必须遵守矿井安全规程的规定，确保工作环境的安全可靠性。各机组之间的距离通常取1.52.5m。泵与近壁距离，不小于0.7m，与轨道的距离，以不妨碍搬运设备为原则。同时还要留有空间来添加新的水泵。泵房高度，通常取2.43.5m。泵房底板高出车场轨面0.5m。泵房布置图如8.1所示： 图8.1 三台水泵两趟管路泵房布置图通常泵房都是采用一条轴线布置法。泵房的长、宽和高估算如下：8.2 基础尺寸 根据所选机组的参数表格可以查出其有关尺寸，然后计算出泵房的基础尺寸： 1. 横向尺寸B(m): 一般比泵底座最宽尺寸大，每侧大出0.10.2m;或者由基础螺钉孔中心向外放出0.150.2m； 2. 纵向尺寸L(m): 由底座外边缘向外放出0.10.15m；根据需要，在此处纵向尺寸为L=0.15m。 3. 高度尺寸H(m)： 基础的上表面要比泵房地坪高出0.2m以上，基础位于岩石中的深度为0.81.0m，基础的重量约等于机组（包括底座）总重量的五倍。4. 基础预留螺钉孔的尺寸见表8.2表8.2 预留孔尺寸预留孔尺寸螺钉直径d（mm）20243035424856孔宽A（mm）100100130130160160180孔深h(mm)200200300300400400500根据上文及泵的尺寸，螺钉直径为：，则，孔宽A=100 mm；孔深h=200 mm 。8.3 泵房尺寸由以上查出的基础尺寸，然后根据所选泵，电动机等工作机器的一些主要尺寸计算泵房的实际尺寸：泵房的宽度 . .(8.1) 式中 水泵基础宽， 水泵基础边到有轨一侧墙壁之间的距离，一般为1.52.m； 泵基础边到吸水井一侧墙壁之间的距离，一般可选取0.81.0m。由相关资料可知:求得 3.875m泵房的长度 .(8.2) 式中 n泵组台数,包括预留泵组台数； L泵基础长度； g泵基础之间的间距,取1.82.0m,以能把设备拆下放在其间检修为准,且不得小于抽出电机转子所需的长度； A人行道的宽度； E管子道的宽度； 通常取A=2.03.5m。由上文计算及泵的尺寸可知，泵房的长度为： =37.5+(3-1)2+ 3.5+3=33 m求得，泵房长度为33 m 。泵房的高度 .(8.3)指泵房地坪至起重梁低面的距离. 式中 H4泵基础上表面至泵房底板的高度； H5泵轴线至底座下平面间的高度； H6泵出口端法兰上表面至泵轴线的距离； L4泵出口的短管长度,一般取0.2m； L2闸阀直管边长度； L5止回阀长度； L1三通均边长度； H7起重梁底面至横管轴线的距离,其值应以保证吊起设备放置平板车上为准。 由上文计算可知： .(8.4) =0.12+0.397+0.45+0.2+0.633+0.38+0.6+0.92=3.7 m求得泵房高度为：3.7 m8.4 水仓、水房及吸水井的尺寸水仓的主要功能是存储矿水，同时还起到一定的过滤作用。一般情况下，为了防止突发情况，水仓会有主仓和副仓，主仓工作，副仓作为备用。按照规定，新建，改扩建矿井或者生产矿井的新水平，正常涌水量在1000立方米每时及以下时，主要水仓的容量应能容纳8小时的正常涌水量，正常涌水量吵过1000立方米时，主要水仓容量应该用该式进行计算：，式中V为主要水仓容量，Q为正常水仓容量，水仓的总长度可按照下式计算： V-水仓的总容量；S-水仓的净断面积；水仓的高度定为3米，宽度定为3米，水仓断面的大小一般根据布置条件，容量等条件确定，并应该使水仓顶板标高不高于水仓进水口水沟地板，水仓高度一般不小于2米，容量大的水仓应该加大断面面积，缩短水仓长度。8.5 吸水井尺寸根据安全规程可以知道，吸水井的尺寸跟泵的排量有关，根据所选泵的排量参数，可以查出其排量大于100，所以吸水井尺寸计算如下：井深： .(8.5) 式中 吸水底阀下端至水井底板的距离。一般取0.60.8m ； 泵的吸水高度； 泵轴线至泵房底板的高差。由上文计算得 表8.3 吸水井尺寸546051939609693吸水井直径，依流量大小而定。根据前文计算所得的流量,可确定。吸水井梯子尺寸梯间距离0.3m，梯宽取0.3m吸水井底与仓口地板的高差取为H=+ 一般取1.5米左右。式中水仓接口底板至底阀下端的垂高，即最低水位的位置。 分水沟及水仓接口高度H2=1.82.0m，宽度B2=11.2m。根据上文，取H2=1.9 m ；B2=1.1 m 。分水闸门的直径取决于通过的水量可按下式计算： mm. .(8.6) 式中 通过的水量，m3/h ；闸门的直径亦可按表8.4选取。分水闸门的外型尺寸。表8.4 外形尺寸305075100125200250300400150200250300400500由于水泵的排量为96m3/h，正常涌水量为80m3/h，按照此标准，则应该在75100 m3/h，所以，=250 mm水井上部壁笼的净高。在对应吸水管及分水闸门的上方壁内，设置起重架或吊环。分水沟中控制闸门，选用暗板控制。8.6 水仓水仓是一容纳矿水的坑道。遇到突然断电或排水设备发生事故停止运行时，水仓可以受纳停歇期间的涌水，还起着沉淀矿水中固体颗粒的作用。水仓应有主仓和副仓，两者轮换清理和使用。主泵房的主仓和副仓，必须能容纳8h的正常涌水量。采区水仓容量不得小于4h正常涌水量。水仓的容量必须遵守矿井安全规程第244条的规定。水仓的断面可采用单轨标准巷道。设计时应考虑清理水仓的需要，除了在水仓底板铺轨外，在水仓入口处要有设置清理水仓绞车的峒室，峒室的尺寸必须满足安装绞车及操纵的方便为原则，一般绞车峒室的有效体积不少于30 m3。所以水仓的断面采用单轨标准巷道；为了清理水仓的需要，在水仓底板铺设轨道，并且在水仓入口处设置清理水仓绞车的峒室，绞车峒室的有效体积等于30 m3。横向尺寸由泵轴中心至吸水立管中心距离： .(8.7) 式中 B泵基础宽度； Y吸水井侧壁浇灌厚度； g2吸水井内侧壁至吸水管中心距，可取吸水底阀的最大半径加操作间隙0.1m，（无底阀者取滤水网半径）。根据相关资料文献及设计需要，可得到： m其中b为吸水井外侧壁至泵基础端的距离。立管尺寸 .(8.8) 式中 泵轴线至吸水井中最低水位的高差，可按允许的实际吸水高度确定：表8.5 实际吸水高度允许的实际吸水高度546010006460=5460+1000=6460mm出水管布置：若为两条管路，通常是敷设在侧壁的托架上，托架取采槽钢，预埋在侧壁内。若为三趟管路，可用一边壁敷设上下两条管，另一边一条管路；或两侧各敷设一条管路，另一路敷设在起重粱上。具体布置见图纸。8.7 起重梁对起重梁的选择最重要的参数是起重能力，选取合适的起重能力可以保证工作安全可靠的进行，而起重能力的选择跟各个装备的重量有关，要能够拉起重量最大的装备，由前面所述的所选装备，查看各个装备的参数，可以确定起重梁的起重能力，起重梁的安全系数查表可选择为4，综上所述，起重梁的起重能力应为8590 。8.8 管子道和管子间管子道的设计关系到泵房和井筒之间联系的安全性，它是连通两者的一条斜道，其倾角一般为度到30度之间，同时，它也是两者之间的线路通道，电缆线等都会由此通道从泵房铺入井筒，此通道还设有人行道，在和井筒相交接的地方要有一处平台，平台的高度要根据安全规定设置，根据要求，确定管子道的布置图如图8.6所示：长度L：18米宽度B：2米高度H：2米斜道倾角：26度平台高出泵房地板：7米图8.6 管子道布置图第9章 分析离心泵的结构特点9.1 离心泵的装置及工作原理 离心泵具有结构简单，系统无需卸压装置，运行安全可靠和性能优良等特点。离心泵的大概结构主要都有底阀、吸入管路、出口阀、出口管线等。同时离心泵还应该配有一定管路系统的离心装置，这样才能保证其安全可靠地工作。 9.2离心泵的工作原理 图为单级离心泵断面简图，离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体，由于该作用使液体从叶轮进口流向出口的过程中，其速度能和压力能都得到增加，被叶轮排出的液体经过压出室，大部分速度能转化成压力能，然后沿排出管路输送出去，这时，液体进口处因液体的排出而形成真空或低压，吸入液体池中的液体在液面压力作用下被压入叶轮的进口，于是，旋转着的叶轮就不断的吸入排出液体。图9.1 离心式水泵9.3离心泵的气蚀 离心泵的叶轮在高速旋转时产生很大的离心力，液体在离心力的作用下，使泵的入口处产生低于大气压的真空度，当入口压力达到该温度下液体汽化压力时，液体就汽化成气泡，这样在液体中形成的气泡随液体一起流动，当气泡达到静压吵过饱和蒸汽压区域时，气泡迅速溃灭，周围的液体告诉向气泡中心运动，这就形成了高频的水锤作用，打击叶轮表面，产生噪音和振动，这种气泡的反复形成和运动就对该区域的叶轮产生了破坏作用，使泵流量减少，扬程下降，效率降低，这种现象就叫气蚀现象。产生气蚀的主要原因如下：1、 进口管路阻力过大或管路过细；2、 输送介质温度过高；3、 流量过大，也就是出口阀开的太大；4、 安装高度过高，导致泵的吸液量减少；5、 泵的选型问题，比如泵的材质等等。解决办法：1、清理进口管路，使管路顺畅，或者增大管径；2、降低输送介质温度；3、降低安装高度；4；重新选择泵，或者改善泵的某些部件。9.4 离心泵的分类 目前排水设备多用离心泵，离心泵可按照多种方式分类，具体分类方法如下：（1） 按照每个叶轮产生的压力来分：低压，中压和高压水泵；（2） 按照叶轮数目来分：单级和多级水泵；（3） 按照吸入方式来分：单吸水泵和双吸水泵；（4
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