水泵的选型设计

1、11水泵的选型设计一：设计的原始资料和任务1. 设计的原始资料正常排水量Q=520m3/h排水高度H=400m2. 设计任务确定排水系统选择排水系统绘制水泵房、管子道及管子间的布置图二：选型设计的步骤和方法1. 确定排水系统从给定的条件，只需要在井底车场附近设立中央泵房， 将井底 所有涌水直接排至地面。2. 预选水泵的型号与台数根据煤矿安全规程的要求，水泵必须有工作、备 用和检修水泵。其中工作水泵应能在20h内排出24h 的正常涌水量。备用水泵的排水能力应不小工作水泵 的70%。工作和备用水泵的总排水能力，应能在20h 内排出矿井24h最大涌水量。检修水泵的排水能力应 不小工作水泵的25%。由

2、于设计原始资料没有给出最 大涌水量，故此处不作相关的考虑和计算。水泵必须具有但总排水能力正常涌水期：Q=1.2 q z =1.2 520=624r3i/ h最大涌水期：Q=1.2qz,Q 备=0.7Qb，Q+ Q 备=Qma>=1.2qmax，联立33得 qmax=884 m/h。Qma=1.2qmax=1.2 884=1060m/h式中 Qb 工作水泵具备的排水能力，m；Q备为备用水泵具备的排水能力，m%；Qmax为总排水能力，m3h ；qmax为矿井最大涌水量m%;水泵所需扬程的估算由于水泵和管路均未确定，因此无法确切知道所需 扬程，一般按下公式计算：H b=HC/ =334/0.9

3、=448.8m式中Hc测地高度。此处为Hc = H +4=330+4=404 m ;g管路效率。当管路设在立井时， g=0.90.8止匕 处选用g=0.9;列出符合条件的泵的型号、级数、台数水泵型号的选择从泵产品目录中选取 D450-60型号泵，十级泵，其额定流量 Qe=450mi/h,额定扬程 He=600m水泵级数的确定D450-60型号泵为十级泵水泵台数的确定 工作泵台数 ni Qb/Qe=624/450=1.38,取 ni=2备用泵台数n2 0.7 n i=0.72=1.4 和 n2 Qmax/ Qe-ni=1.21060/450-2=0.35,故取 n=2检修泵台数 n3=0.25

4、n 1=0.252=0.5,取卷=1因此，共选择五台泵3.选择管路系统管路趟数的确定根据泵的总台数，选择典型的五泵三趟管路系统，二条管 路工作，一条管路备用。正常涌水时，二台泵向二趟管路 供水，最大涌水时，只要三台泵同时工作就能达到在20h的最大涌水量，故从减少能耗的角度可采用三台泵向三趟 管路供水，从而可知每趟管内流量Qg等于泵的流量。管路材料由于井深大与200nl确定采用无缝钢管初选管径：选择排水管径：管径选择要考虑运转费用和初期投资费用，一般 用如下公式计算：. dp =0.0188 JQg/Vp =0.0188 J400/1.52.2 =0.269 0.326mm从表中选取3258无缝

5、钢管，则排水管内径dp=325-212=301mm'式中 dp排水管内径，miQg 通过管子的流量，m/h；Vp 排水管内的流速，通常取 Vp=1.52.2 m/s, 在这个速度范围内工作较为经济，故称为经济流 速。选择吸水管径：为了提高吸水性能，防止气蚀发生，吸水管直径 一般比排水管直径大一级，流速在0.8 1. 5 m/s 范围内。dp= d / p+25 103=350mm,fe择 351 8 无缝钢管验算流速：Vx=4Q/ (3600口d2x) =4 450/ (3600口0.351 2) =1.29m/s,在0.51.5范围内(4)验算壁厚130.5dp(0.4p1.3p1)

6、 C1) 0.1580 0.4 0.011 326.7 0.5 30.1 (., 80 1.3 0.011 326.7=0.68 cm< 1.2cm因此，所选壁厚合适计算管路特性管路布置任何一台水泵都可经三趟管路中的任一趟排水， 如下图所 示：估算管路长度lp=Hc+(4050)=440450.取lp=450m,吸水管长度为8m阻力系数Rt的计算计算沿程阻力系数。对于戏、排水管，由于流速V> 1.2m/s,可按涉维列夫公式计算如下，分别为：x =0.021/dxo.3=0.021/0.351o.3=0.0287p=0.021/dpo.3=0.021/0.301o.3=0.0301局

7、部阻力系数，通过查附表，对于吸、排水管路附件其阻力系数分别列如表 表中。吸水管附件 名称数量系数值底 阀13.790 °弯头10.294收缩管10.1x 4.094排水管附件名称数量系数值闸阀20.26X2=0.52止回阀11.790 °弯头40.294X4=1.176三通40.7X4=2.8四通12X1.5=3.0扩大管10.530°弯头20.294X2/3=0.1969.892-(xd5g dxlpP, 5dPdxp1)d43804.0949.892 12 0.02875 0.03015449.807(0.351)5(0.0301)5(0.351)4(0.30

8、1)46.1 10 5h2/m5管路特性方程对于选定的系统，可应用管路特性方程得_ _ 2H H c KRtQ式 中 K考虑水管内由于污泥淤积后减小而引起阻 力损失增大的系数，新管 K=1 ,旧管K=1.7。所以有：新管 H1 Hc RQ2 294 9.9 105Q2旧管 H2 Hc 1.7RtQ2 330 1.04 10-4 Q2绘制管路特性曲线，确定工况点根据求得的新、旧管特性方程，取八个流量值 求得相应的损失，如下表所示。多级200250300350400450500500Q/m3?h-1Hi/m404.5404.7405405.4405.9406.3406.9407.5H/m404.8

9、405.2405.8406.4407.2408.0408.9410.0单 级Q/m3?h-12025303540455055Hi/ m40.540.540. 540.540.640.640.740.8H2/m40.540.540.640.640.740.840.941利用 表绘制出管路特性曲线如图：图6 3G管路特性曲线与索特性曲线o o o (sex11W90 ! L (EZH 8 7新旧管路特性曲线与扬程特性曲线的交点分别为Mi和M2,即为新旧管工况点，由图可知：新管工况点参数为QMi=574m% ,HMi=440m,mi =0.78,H smi =6.4m,N mi=564KW, 旧管工

10、况 点参数 为Qm2 = 537 吸 ，HM2=453m, M2 =0.77, H sM2 =6.8m, N M2 =540KW,因 MI、 M2均大于0.7 ,允许吸上真空度H smi =m ,符合规范要求。4.校验计算由旧管工况点验算排水时间旧管状态时每台水泵的流量最小，因此应按旧管工况点校核。正常涌水时，工作水泵同时工作的排水时间应为Tz= 30=io.6h*2 690最大涌水时，工作水泵和备用水泵同时工作的排水时间应为Tmax= ax2£J3T=11.8h(ni n2)QM2 (2 2) 690实际工作时，只要3台泵同时工作即能完成20h内排出24h的最大涌水量。经济性校核m

11、i =0.78 0.85 max=0.85 0.8 0.68M2 =0.77 0.68稳定性校核HC=334 (0.9 0.95)iHo=0.9700 630其中Ho为单级零流量扬程5.计算允许吸水高度在新管状态时，允许的吸水高度最小，因此应根据求得的新管工况点H3M1及当地的温度用下式进行计算取 pa=9.8 104Pa, pn=0.235 10，Pa,=9.8 10、/吊,则允许的吸水高度为Pa Pn8 lx x 1 Hx Hsmi 10 0.24 ( xf 7一)Q2mi 254g d x d x= 6.4 109.8 1049.8 1030.235 1049.3 1030.240.02

12、87 8 4.094 1)( 7500.3514 )(36000.3515)2=6.25m6 .电机功率计算为确保运行可靠，电动机功率应有新管工况点确定，其计算公式如下:3QmiHmi9.8 10750 360N d = Kd =1.11000 3600 mi 1000 3600 0.781036.5KW根据产品样本取 Nd=1050KW式中，Kd-电动机余量富余系数，一般当水泵轴功率大于100KW时取1.17 .电耗计算全年排水电耗Qm 2HM 2(n zT zrz n maxT max r max)1000 3600 M2 c d w9.8 103 690 3721000 3600 0.8 1 0.95 0.952 7.48 2954 6.36 70=5.99 106KW h/Y吨水百米电耗验算式中nz、nmax,年正常