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：100mA3/h,最大涌水量：250mA3/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/mA3,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：Qb=1.2Q式中：Qr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：QBm=1.2Qrm3 .其中：Qrm由本水泵房担负的矿井正常涌水量m/h正常涌水时：Q=1.2X100=120mA3/h最大

2、涌水时250=300mA3/h2.2. 水泵的扬程的计算,Hp也水泵的扬程：Hbp,mg式中：Hp排水高度，mHs吸水高度，初选Hs=5-5.5米ng管道效率，与排水管敷设倾角a角有关，当a=90"g=0.890.9;90>a>30,ng=0.800.83;30>a>200g=0.770.80;a<20g=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Qb及Hb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。QB,取偏大整数Qhi1HB,取偏大整数Hk一Qb一、一，1 =0.7,取偏大整数Qh

3、Qb一一一n3=0.25,取偏大整数Qhn4=QBm,取偏大整数QhH式中：Qh所选水泵额定流量，帚八；Hk所选水泵单级额定扬程，m；n1正常涌水时。工作水泵台数；i1初选水泵级数；n2备用水泵台数；n3检修水泵台数；口最大涌水时，工作水泵台数；水泵总台数n=R|+n2+%；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200D43X6额定容量：288mA3/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=0.7X120/288=1台最大涌水时工作台数：n4=300/28

4、8=2台检修台数：n3=0.25X120/288=1台水泵总台数：n=n1+n2+n3=1+1+1=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2趟管路，正常涌水时有n1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：dp=-4QH=0.0188色，m3600二Vp-Vp

5、式中：Vp排水管内经济流速，一般取1.52.2m/s，在这里取1.85m/s吸水管直径：dx=dp+0.025,m根据dp、dx及管材，按产品规格表选择标准管道。当排水高度小于400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：11.8pdp、=c,mm23二-10p苦垂直敷设排水管，其壁厚按下式计算：11.8pdp

6、C=,+c,mm30223-1-2-10pV仃式中：p管内压力，MPap=0.011HP；dp标准管内径，mm仃管材许用压力，MPa一般无缝钢管取80100MPa焊接管取60Mpac附加厚度，取c=0.5mmo以上计算的壁厚要小于或等于所选出管子的壁厚，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：QhHvx=2，m/s900二dx式中：dx所选标准吸水管内径，吸水管内流速=288/(900X3.14X0X

7、0)=1m/s。吸水管阻力损失：2lxvxhwx(-x乙r),mdx2g式中：吸水管沿程阻力系数；lx吸水管长，一般取810mzq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：2vxHx=也-hwx，m2g式中：Hs水泵工业利用区内最大流量时对应的允许吸上真空度,VxhwxHx=3.45m吸水管内水流速吸水管阻力损失4.2,排水管阻力损失的计算12lp_.VphwpK'php)丁，mdp2g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,lp=ll+l2+l3+l4li泵房内排水管长一般取2030m,或根据泵房尺寸而定;l2斜管道中排水管长，取40m；l3井

8、筒内管长，m;l4地面上的排水管长，取40m；VP排水管内水的流速VpQh,H一7,m/s900二dp2pdp所选标准排水管内径,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:2VpH=(HpHx)1,7(hwxhwp广)2gvp、=Hg+1.7(hwx+p+丁)，m2gH=156.9m管道阻力系数R为:H-HgqhHR=0.000042m4.4, 确定管道特性方程，确定工况管道特性方程为：H=Hg+RQ2,mH验算水泵级数：I=,取偏大整数Hg求得工况点的参数值：管道特性方程：H=156.9+0.000042QA2验算水泵

9、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：m-0.9max式中：“max水泵最高效率工况效率：0.22,水泵最大效率：0.8,0.9X0.8=0.72故不满足经济性要求稳定fIe：HgM(0.90.95)IH0式中：Ho流量为零时的扬程I水泵级数Hg=153.45,H0=0,0.9IH0=0.9X5X0=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ni台水泵同时工作，其昼夜排水时间:24QrniQM<20h式中：Qr正常涌水量Qm工况点流量Tn=0

10、<20h最大涌水时，苦有山台水泵同时工作，其昼夜排水时间:Tm24Qlm_20hn4QM式中：Qrm最大涌水量Qm工况点流量Tm=0<20h排水管内实际流速：Vp=QM-2=1.52.2m/s900：dpp式中：dp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:NVkQmHM10003600m式中：k富裕系数，当Qm<300m3/h时，取1.15,当QM>300m3/h时，取1.1%传动效率，一般取0.950.98。飞一般取9996N=185kW查看200D43X6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,QMHME二.ccc(nITnZn'n4Tmzm)，(KW'h)/a10003600Mgd0.820.9;式中：nd电机效率，大容量电机取0.90.94，小容量电机取Zn矿井正常涌水天数Zm矿井最大涌水天数Tn正常涌水时，其昼夜排水时间Tm最大