矿井主排水设备选型设计(11页).doc

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1、-矿井主排水设备选型设计-第 - 9 - 页毕 业 论 文论文（设计）题目：矿井主排水设备选型设计毕业院校： 学生姓名： 学 号：_专 业：_目 录一、 矿井概况 2二、 矿井排水设备选型设计规定及要求 2三、 水泵的选择计算 2四、 管路的选择计算 4五、 管路阻力损失的计算 6六、 水泵工作点的确定 7七、 吸水高度的验算 8八、 排水时间及水管中流速的验算 8九、 电动机容量的计算 9十、 电耗计算 10十一、 附图11矿井主排水设备选型设计一、矿井概况： 某矿井立井提升方式，设计年产量90万吨，井深200米，矿井正常涌水量为100m3/h，每年涌水天数为300天，矿井最大涌水量为150

2、 m3/h，年涌水天数为65天，矿井水理化指标为中性，其比重为1.02103Kg/m3。二、矿井排水设备选型设计规定及要求 根据煤矿安全规程主排水设备的选择应符合下列要求：（一）水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量（包括填水及其它用水）。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20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预备安装一定数量水泵的位置。（二）、水管：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20小时内排出

3、矿井24小时的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。（三）、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水能力泵房。三、水泵的选择计算（一）、正常涌水量时水泵必须的排水能力计算按下式进行： m3/h；式中 QB正常涌水量时水泵必须的排水能力。单位：m3/h；QH矿井正常涌水量，单位：m3/h；本设计中QH=100 m3/h， 则QB=1.2100=120m3/h（二）、最大涌水量时水泵必须的排水量能力计算，按下式进行： m3/h 式中：矿井最大涌水量时水泵必须的排

4、水能力单位：m3/h矿井最大涌水量，单位：m3/h本设计中：=150 m3/h， 则： =1.2150=180 m3/h（三）、水泵扬程的估算，按下式计算：Hg=K（HP+HX） 米 式中 HP排水高度，取泵房地面到井口的垂高，单位米 HX吸水高度，一般取45米 K管路损失系数，对于立井，K=1.11.15； 对于斜井：倾角20时，K=1.301.35； 倾角=2030时，K=1.251.30； 倾角30时，K=1.201.25；本设计中：HP=200米 ，HX=5米，K=1.1则：Hg=1.1（200+5）=225.5米（四）、水泵的选取及总台数的确定：按照上述计算所得的流量QB和扬程Hg，

5、查产品样本初易选用150D308型水泵，该型号水泵额定流量Qh=155 m3/h时，扬程为232米，允许吸水真空高度为6.5米，根据设计规范要求，该矿选用150D308水泵三台，一台工作、一台备用、一台检修。考虑到随着以后煤炭开采水平的延伸，矿井涌水量会有所增加，在泵房内预留两台水泵的基础位置。四、管路的选择计算（一）、按设计规范要求，设置工作和备用两路排水管。（二）、管材： 根据主井排水要求，确定选用热轨无缝钢管。（三）、管径的选择计算：排水管内径和吸水管内径按经济流速用下式计算： ；米 ；米式中： 所选水泵的额定流量，单位：m3/h； 排水管中的经济流速，一般=1.52.2m/s； 吸水管

6、中的经济流速，一般=0.81.5 m/s；吸水管内径也可按下式计算： ；米本设计中：=155 m3/h ，=1.8 m/s 则：排水管内径： 吸水管内径：（四）、管壁厚度的计算：按下进行： ；厘米式中：排水内径；单位：厘米； 管材的许用应力，单位：公厘/厘米2；铸铁管：=200公厘/厘米2， 焊管：=600公厘/厘米2，无缝管：=800公厘/厘米2； P管内水流，P=0.11HSY公厘/厘米2； HSY测地高度，米； 考虑管路受腐蚀及管子制造有误差的附加厚度对于无缝钢管=0.10.2厘米；本设计中：=1.75厘米，=800公厘/厘米2，P=0.11205，=0.1 则：根据上述计算数据经查表选

7、用外径为194mm，壁厚为5mm，内径为184mm的标准无缝钢管为排水管，选用外径为219mm，壁厚为5mm，内径为209mm的标准无缝钢管为吸水管。（五）、排水管流速的计算：符合：=0.81.5m/s的要求。五、管路阻力损失的计算（一）、排水管路阻力损失的计算公式为： ； 米式中： 排水管沿程阻力损失系数，按下表查取：管子直径50751001251501752002250.04550.04180.03800.03520.03320.03160.03140.0293管子直径2502753003253504004505000.02840.02760.02700.02630.02580.0250.

8、02410.0234LP排水管总长度，对于立井LP=（HT-75+L1+L2+L3）； HT井深； L1水流经泵房排水管的长度，一般L1=2030米； L2管子道长度，一般L2=1520米； L3井口出水管长度，一般取L3=1520米；排水管中的水流速度，单位 米/秒；dp排水管内径；米；排水管路附件局部阻力系数之和；本设计中，查表取值=0.312，L1=30米，L2=20米，井深HT=200米，dp=0.184米，Vp=1.62米/秒。总局部阻力系数之和为三台水泵泵房内环形管路及管道附件阻力系数之和，查表取值为：4个直角弯头40.294，两个闸阀20.07，一个逆止阀11.7，一个单流三通1

9、0.13，两个30弯头20.29430/90，两个直流三通20.1，所以总局部阻力损失系数为：则：（二）、吸水管流动阻力损失的计算公式为： ；米式中：吸水管路沿程阻力损失系数； 吸水管总长度；单位 ：米； 吸水管内径；单位：米； 吸水管计算流速，单位：米/秒；吸水管路附件局部阻力损失系数之和；本设计中，查表取值=0.0301，=7，=0.209，=1.25吸水管路附件局部阻力损失系数为：一个底阀15.2，一个90弯头10.294，所以则：（三）、输水管总的阻力损失计算：六、水泵工作点的确定由H=HSY+RQ2 得 式中：R管网常数 Q水泵流量，米3/小时； 输水管路总损失，米；已知：Q=155

10、米3/小时，=12.1米则：所以：H=205+0.005 Q2按上式所绘得的管路特性曲线与所选的150D308型水泵的性能曲线按同一比例画在同一个Q-H座标上。其交点即为水泵的工作点。该工作点给出了流量Qm=187米3/小时，扬程Hm=222.5米，效率yM=0.76。（如图）七、吸水高度的验算按以下公式计算：式中：所选水泵说明书中规定的允许吸上真空高度已知： ，所以故采用吸水高度为5米是可行的。八、排水时间及水管中流速的验算（一）、正常涌水量时水泵每天工作小时数，按下式验算。式中：正常涌水量时工作水泵台数； 矿井正常涌水量，米3/小时； 水泵工作点的实际流量，米3/小时；已知：=1，=100

11、米3/小时，=187米3/小时，则小时通过验算符合设计规范要求：（三）、排水管实际流速的验算： ； 米/秒已知：QM=187米3/小时，则：符合经济流速在1.52.2米/秒内的要求。（四）、吸水管实际流速的计算：符合经济流速在0.81.5米/秒内的要求。九、电动机容量的计算按下列公式计算：式中：1.11.5备用系数；、水泵工作点的流量压头及效率；传动效率，联轴节传动时，=0.950.98，直联时=1；本设计中，备用系数取1.1，=187米3/小时，=255米，=0.76，=0.95则： 根据计算所得的功率及水泵的转速确定选用JR117-4型电动机，其容量为180KW，转速为1480转/分。十、电耗计算（一）、年电耗计算：式中：电网效率，一般为0.950.98； 电机效率，大电机取0.90.94；矿井每年正常涌水量天数；矿井每年最大涌水量天数； 本设计中取=0.98，=0.94，已知：=0.95，=0.76， =300，=65，=1，=12.8，=2，=9.62所以：（二）、吨煤排水电耗：