排水设备能力验算

1、*矿永久排水设备能力验算一、设计依据1.矿井设计生产能力为An=600kt/a；2.矿井的正常涌水量为=20m3/h，黄泥灌浆析出水量为7m3/h，共27 m3/h，年持续天数为ZH=275天；3.矿井的最大涌水量为=26.67m3/h，黄泥灌浆析出水量为7m3/h，共33.67 m3/h，年持续天数为ZHmax=90天；4.副斜井斜长L=183m，倾角=22°，排水垂高H=70.527m，井口标高+1092.973m，水泵房底板标高+1025.473m；5.矿水呈中性，PH=67；6.矿坑水容重：=1.02t/ m3；7.井上水处理站标高+1096m，井口至水处理站80m。二、选型

2、计算煤矿安全规程第二百七十八条规定 主要排水设备中水泵应符合的要求是：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。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%。1.排水系统的确定井下主水泵房位于副斜井井底，矿井水由泵房经管子道、副斜井敷设的排水管路排至地面水池。2.选型参数计算水泵选型计算所需参数为：水泵正常排水量：1.2×2732.4m3/h；水泵最大排水量：1.2×33.6740.4m3/h；水泵

3、排水扬程： Hsy= 式中：K扬程损失系数，取1.2；4.5吸水高度；矿井正常涌水量，=27m3/h；矿井最大涌水量，=33.67m3/h。3.水泵型号确定考虑采空区积水，选用3台MD155-30×3型多级耐磨离心式水泵，其额定流量为155m3/h，额定扬程为90m，效率为77%。4.管路选择计算排水管和吸水管直径计算排水管：吸水管：式中：Vp1排水管的经济流速，取2m/s；Vx1吸水管的经济流速，取1m/s；Qn水泵的额定流量，Q=155m3/h。排水管选用194×5.0mm，吸水管选用219×6.0mm无缝钢管。排水管沿副斜井敷设2趟至地面沉淀池。正常涌水时为

4、1趟工作，1趟备用；最大涌水时为1趟工作。水泵采用自动化控制，选用3台矿用自动泵控制器，Dg=200mm，P=2.5MPa。排水管和吸水管流速计算 排水管： (1.52.2m/s) 吸水管： (0.81.5m/s)式中：排水管内径，为0.184mm；吸水管内径，为0.207mm；Qn水泵的额定流量，Q=155m3/h。管壁厚度的验算 ：式中： 计入附加厚度后的管壁计算厚度（cm）； 管子计算壁厚（cm）； c计入制造负偏差和腐蚀的附加厚度（cm）； p计算管段的最大的工作压力（MPa）；Dw管子外径（cm）；管子焊缝系数，无缝钢管可取1；管材许用应力（MPa）。排水管管壁厚为5.0mm，满足要

5、求。5.排水管流动阻力损失计算排水管和吸水管流动阻力损失为排水管：吸水管：式中：p、x吸、排水管的沿程阻力损失系数；经计算：p=0.0304，x=0.0316；x、p 吸、排水管路上的局部阻力损失系数；经计算：x=5.594，p=6.308；Lp排水管长度，为322m；Lx吸水管长度，为9m；Vp排水管内水的实际流速，为1.62m/s；Vx吸水管内水的实际流速，为1.28m/s。管路总阻力损失为=8.95m6.水泵工作点的确定新管：旧管：式中：1.7考虑管内径因污泥淤积后减小而引起阻力增大的系数。管路特性曲线方程新管：旧管：将该曲线方程置于所选水泵的性能曲线上可得水泵工况点(见图7-3-1)：

6、 图7-3-1 MD155-30×3型水泵性能工况点图新管流量：Qm1=167.5m3/h，扬程 Hm1=86m，效率m1=77% 旧管流量：Qm2=152.5m3/h，扬程 Hm2=90m，效率m2=76% 7.校验计算（1）排水时间校验：正常涌水时水泵工作小时数（1台工作）：新管：旧管：式中：ZH1正常涌水量时水泵每天工作台数，1台；矿井正常涌水量，=27m3/h；矿井最大涌水量，=33.67m3/h。最大涌水时水泵工作小时数（1台工作）：新管：旧管：式中：ZH2最大涌水量时水泵每天工作台数，1台；矿井正常涌水量，=27m3/h；矿井最大涌水量，=33.67m3/h。（2）排水管

7、流速验算排水管： (1.52.2m/s) 新管：Vp=1.75m/s 旧管Vp=1.59m/s吸水管： (0.81.5m/s)新管：Vx=1.38m/s 旧管Vx=1.25m/s式中：排水管内径，为184mm；吸水管内径，为207mm；Qm1新管流量，Qm1=167.5m3/h。（3）水泵吸水高度校验（按新管校验）：4.31m式中：Hsmax水泵允许的最大吸水高度；Pa水泵安装地点的大气压力（Pa），（水泵房底板标高+1025.473m）；Pw水泵安装地点实际水温的饱和蒸汽压力（Pa）；矿井水重度（N/m3），取1×104 N/m3；吸水管阻力损失（m）；排水初期的必需汽蚀余量为3.

8、95m。故吸水高度采用4.0m合适。8.电动机轴功率计算新管：旧管：式中：功率备用系数，1.2；矿坑水容重，=1.02t/ m3；c 传动效率，取0.98。选用YB2-280S-4型防爆水泵电机，其电压为660V，功率为75kW，转速为1480r/min。9.年排水电耗W新管：旧管：式中：d 电动机效率，取0.95；w电网效率，取0.97；nh正常涌水时年持续天数，275天；nm最大涌水时年持续天数，90天。10.吨煤排水电耗Wd新管：旧管：式中： 矿井年产量，600kt/a。经上验算，选用MD155-30×3型多级耐磨离心式水泵，正常涌水时，一台工作，一台检修，一台备用；最大涌水时

9、，一台工作，一台检修，一台备用。井下主排水泵房排水系统见图7-3-2。三、水泵房配电及联系信号水泵房与井下中央变电所联合布置，三台主排水泵分接于井下中央变电所0.69kV母线的不同段上，在主排水泵房内设停止按钮和联系信号，以对水泵实施急停控制。四、一采区水泵排水设备1.设计依据正常涌水量为=20m3/h最大涌水量为=26.67m3/h排水垂高H=140m采区管路长度约479m。2.选型参数计算水泵选型计算所需参数为：水泵正常排水量：1.2×2024m3/h；水泵最大排水量：1.2×26.6732m3/h；水泵排水扬程： Hsy= =185.25m3.水泵型号确定考虑采空区积

10、水，选用3台MD155-30×6型多级耐磨离心式水泵，其额定流量为155m3/h，额定扬程为180m，效率为77%。4.管路选择计算排水管和吸水管直径计算排水管：吸水管：排水管选用194×5.0mm，吸水管选用219×6.0mm无缝钢管。排水管沿一采区大巷敷设2趟至主排水泵房。正常涌水时为1趟工作，1趟备用；最大涌水时为1趟工作。排水管和吸水管流速计算 排水管： (1.52.2m/s)吸水管： (0.81.5m/s)式中：排水管内径，为184mm；吸水管内径，为207mm；Qn水泵的额定流量，Q=155m3/h。管壁厚度的验算 式中： 计入附加厚度后的管壁计算厚度

11、（cm）； 管子计算壁厚（cm）； c计入制造负偏差和腐蚀的附加厚度（cm）； p计算管段的最大的工作压力（MPa）；Dw管子外径（cm）；管子焊缝系数，无缝钢管可取1；管材许用应力（MPa）。排水管管壁厚为5.0mm，满足要求。5.水泵工作点的确定新管：旧管：式中：1.7考虑管内径因污泥淤积后减小而引起阻力增大的系数。管路特性曲线方程新管：旧管：将该曲线方程置于所选水泵的性能曲线上可得水泵工况点(见图7-3-3)： 图7-3-3 MD155-30×6型水泵性能工况点图新管流量：Qm1=180m3/h，扬程 Hm1=164m，效率m1=74% 旧管流量：Qm2=166.7m3/h，扬

12、程 Hm2=172m，效率m2=77% 6.校验计算（1）排水时间校验：正常涌水时水泵工作小时数（1台工作）：新管：旧管：式中：ZH1正常涌水量时水泵每天工作台数，1台；最大涌水时水泵工作小时数（1台工作）：新管：旧管：式中：ZH2最大涌水量时水泵每天工作台数，1台；（2）水泵吸水高度校验（按初期校验）：4.27m式中：Hsmax水泵允许的最大吸水高度；Pa水泵安装地点的大气压力（Pa）（采区水泵房底板标高+910m）；Pw水泵安装地点实际水温的饱和蒸汽压力（Pa）；矿井水重度（N/m3），取1×104 N/m3；吸水管阻力损失（m）；排水初期的必需汽蚀余量为4.0m。故吸水高度采用4.0m合适。8.电动机轴功率计算新管：旧管：式中：功率备用系数，1.2；矿坑水容重，=1.02t/ m3；c 传动效率，取0.98。选用YB2-315L1-4防爆水泵电机，其电压为660V，功率为160kW，转速为1485r/min。9.年排水电耗W新管：旧管：10.吨煤排水电耗Wd新管：旧