排水设备的选型与设计

1、排水设备的选型与设计1. 原始参数正常涌水量：100m3/h，最大涌水量：250m3/h，排水高度：150m，排水管敷设倾角：8°，年正常涌水天数：300天，年最大涌水天数：60天，PH值：7，矿水容重：10000N/m3，流量为零时的扬程：0，矿井年产量：200万吨。2. 初选水泵2.1. 水泵最小排水能力的确定正常涌水时，工作水泵的最小排水能力应为：式中：由本水泵房担负的矿井正常涌水量 m3/h 最大涌水时，工作水泵的最小排水能力应为：其中：由本水泵房担负的矿井正常涌水量 m3/h正常涌水时：Q = 1.2×100 = 120m3/h最大涌水时250 = 300m3/h

2、2.2. 水泵的扬程的计算水泵的扬程： , m式中：排水高度，m吸水高度，初选HS= 55.5米管道效率，与排水管敷设倾角a角有关,当a= 90。= 0.890.9；90。> a30。, = 0.800.83；30。>a20。 =0.770.80；a<20。=0.740.77；水泵的扬程H = (150+5)/0.76 = 204m。2.3. 水泵型号及台数的确定根据及选择额定值接近所需值的高效水泵，并确定工作台数及级数。，取偏大整数，取偏大整数，取偏大整数，取偏大整数，取偏大整数式中：所选水泵额定流量，m3/h； 所选水泵单级额定扬程，m；正常涌水时。工作水泵台数；初选水泵

3、级数；备用水泵台数；检修水泵台数；最大涌水时，工作水泵台数；水泵总台数n = +；根据正常涌水时排水能力和水泵的扬程，初选水泵，水泵的型号为200D43×6额定容量：288m3/h，单级额定扬程：43m，允许吸程：5.7m，最高效率：0.8正常涌水时水泵工作台数：n1 = 120/288 = 1水泵级数：i = 204/43 = 5级备用水泵台数：n2 = 0.7×120/288 = 1台最大涌水时工作台数：n4 = 300/288 = 2台检修台数：n3 = 0.25×120/288 = 1台水泵总台数：n = n1 + n2 + n3 = 1 + 1 + 1

4、= 3台3. 管路的确定3.1. 管路趟数及泵房内管路布置的确定煤矿安全规程规定，必须有工作和备用的水管，其中工作水管的能力应配合工作水泵在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的最大涌水量。根据规定，如果一台水泵联结一趟管路工作，则管路总趟数应和最大涌水时工作水泵的台数相等，即共有趟管路，正常涌水时有趟工作，其余备用，最大涌水时全部投入工作。3.2. 管径的计算排水管直径： ，m式中：排水管内经济流速，一般取1.52.2 m/s，在这里取1.85m/s吸水管直径： ，m根据、及管材，按产品规格表选择标准管道。当排水高度小于4

5、00米时，可选用管壁厚度最薄的一种。排水管直径 = 0.235m查表选管壁最薄的螺旋焊缝钢管，外径245mm，壁厚0mm，内径0mm吸水管直径 = 0.235 + 0.025 = 0.26m选择螺旋焊缝钢管外径273mm，壁厚0mm，内径0mm。3.3. 管壁厚度验算当排水高度大于400米时，应对壁厚进行验算，若倾斜敷设排水管，其壁厚按下式计算：，mm苦垂直敷设排水管，其壁厚按下式计算：，mm式中：P管内压力，MPa，p = 0.011Hp； 标准管内径，mm 管材许用压力，MPa，一般无缝钢管取80100MPa 焊接管取60Mpa c附加厚度，取c=0.5mm。以上计算的壁厚要小于或等于所选

6、出管子的壁厚，否则，应根据计算的壁厚重新选择管道吸水管的壁厚一般与排水管相同。若矿井的PH值小于5，管道应采取防酸措施，苦用管内加酸衬处理时，以上计算的管径应是加防酸衬后的管径。4. 管道特性曲线及工况的确定4.1. 允许吸水高度的计算吸水管内水流速: ，m/s式中：所选标准吸水管内径，m。吸水管内流速 = 288 / (900×3.14×0×0) = 1 m/s。吸水管阻力损失：，m式中： 吸水管沿程阻力系数；吸水管长，一般取810m；吸水管上各局部装置的局部阻力系数之和；hwx = 1m允许吸水高度：，m式中：水泵工业利用区内最大流量时对应的允许吸上真空度，m

7、 Vx吸水管内水流速 hwx吸水管阻力损失Hx = 3.45m4.2. 排水管阻力损失的计算，m式中：排水管沿程阻力系数；从泵房内最远一台水泵算起的排水总长度，m = +泵房内排水管长一般取2030m,或根据泵房尺寸而定；斜管道中排水管长，取40m；井筒内管长，m;地面上的排水管长，取40m；排水管内水的流速，m/s所选标准排水管内径，m排水管上各局部装置的局部阻力系数之和；hwp = 1m4.3. 水泵所需总扬程及管道阻力系数的确定水泵所需总扬程H应为：，mH = 156.9m管道阻力系数R为：R = 0.000042m4.4. 确定管道特性方程，确定工况管道特性方程为：，m验算水泵级数：

8、，取偏大整数求得工况点的参数值：管道特性方程：H = 156.9 + 0.000042Q2验算水泵级数：4级工况点参数值：其工况扬程 = 153m，流量 = 0m3/h，效率 = 0.225. 检验计算5.1. 检验经济性、稳定性经济性：式中：水泵最高效率工况效率：0.22，水泵最大效率：0.8，0.9×0.8 = 0.72故不满足经济性要求稳定性：式中：流量为零时的扬程 i水泵级数Hg = 153.45，H0 = 0，0.9iH0 = 0.9×5×0 = 0故Hg > 0.9iH0，不满足稳定性要求5.2. 检验排水时间及排水管中实际流速正常涌水时，若有n

9、1台水泵同时工作，其昼夜排水时间：式中：正常涌水量 工况点流量Tn = 0<20h最大涌水时，苦有n4台水泵同时工作，其昼夜排水时间：式中：最大涌水量 工况点流量Tm = 0<20h排水管内实际流速：式中：所选标准排水管内径，mvp = -1m/s在最有利经济范围内，满足要求5.3. 检验电动机功率若工况点流量超出工业利用区最大流量，则应校验电机功率，必须的功率是：式中：k富裕系数，当300m3/h时，取1.15，当>300m3/h时，取1.1 传动效率，一般取0.950.98。 一般取9996N = 185kW查看200D43×6性能规格表，所配电动机功率300kW，故满足要求6. 计算经济指标6.1. 全年排水电耗, (KW·h)/a式中：电机效率，大容量电机取0.90.94，小容量电机取0.820.9； 矿井正常涌水天数 矿井最大涌水天数 正常涌水时，其昼夜排水时间 最大涌水时，其昼夜排水时间E = 0kW·h/a6.2. 排1m3水的电