2022年排水设备质量标准.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载排 水 设 备 选 择 计 算选择设计的任务在于从现有产品中选择能够在特定矿井条件下安全、可 靠又经济工作的排水设备,并便于操作和修理；设计时必需遵守煤矿安全 规程 2006 年版,以下简称“ 规程” 和煤矿工业矿井设计规范05 年 9 月 14 日发布, 06 年 1 月 1 日实施,以下简称“ 规范” 的有关规定；第一节 任务和步骤 一、详细任务 选型设计的任务包括：1. 确定排水系统；2. 选定排水设备；3. 提出经济核算结果；4. 绘制泵房、管子道和管子间的布置图；二、必备的资料 设计时必需具备的主要原始资料有：1.

2、矿井开拓方式 水平数 、及服务年限；2. 各开采水平和井口的标高；3. 同时开采水平数及各水平正常涌水量和最大涌水量,及其发生的期间；4. 矿水容重及其物理化学性质 如 PH值等 ；5. 预备敷设管路的井筒布置及泵房邻近车场的布置图；6. 矿井供电电压及井下运输轨距等帮助资料；7. 瓦斯等级及矿井年产量；三、选型运算步骤 设计人员依据自身的体会可以实行不同的步骤；开头从事设计者可参考 如下步骤进行：1. 拟定排水系统；对于每一个有对比价值的排水系统都可以按以下步骤 进行设备的选择运算；2. 初步选择水泵；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - -

3、- - - - - - 学习必备 欢迎下载3. 拟定泵房水泵及管路组合方案；4. 选择管路；5. 运算管路特性；6. 确定排水装置的排水工况；7. 验算排水时间；8. 运算答应的吸水高度；9. 运算必需的电动机容量及电能耗量；10. 经济核算；11. 选择并确定方案；12. 绘制泵房、管子道及管子间的布置图；其次节 选择排水系统有两种可供选择的排水系统,一种是直接排水,一种是分段排水；在相 同条件下,前者的水平和泵房数量少,系统简洁牢靠,基建投资和运行费用少,保护工作量要削减一半以上,需用的人员也少；对于条件比较复杂的多水平开采矿井,应依据各水平深度,涌水量以及现有水泵的性能等因素,从基本投资

4、要少、易于施工、操作简洁和保护便利 等方面加以综合考虑,经过技术和经济比较后,确定采纳直接排水仍是分段排水；第三节 预选泵的型式和台数规程第 278 条对主排水设备的水泵 的要求是：必需有工作、备用和检修的水泵,其中工作水泵的才能,应能在20 小时内排出矿井24 小时的的正常涌水量 包括填充水和其他用水 ；备用水泵的才能,应不小于工作水泵能力的 70%,并且工作和备用水泵的总才能,应能在 20 小时内排出矿井 24 小时的最大涌水量；检修水泵的才能,应不小于工作水泵才能的 25%；水文地质条件复杂的矿井,可在主泵房内预留安装肯定数量水泵的位置；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页

5、,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载规范第 8.3.7 条 1 款对采区排水设备的水泵 ,做了规定：正常涌水量 为 50m 3/h 及以下,且最大涌水量为 100m 3/h 及以下的采区, 可选用 2 台水泵,其中 1 台工作, 1 台备用；一、工作水泵必需的排水才能 依据规程规定,要求投入工作的水泵的排水才能,能在 20 小时内排 完 24 小时的正常涌水量,即：QB24/20q z m 3/h 又工作水泵与备用水泵的总才能,能在水量,即：QBmax24/20q max m 3/h 式中 q z-正常涌水量 m 3/h ；qmax-最大涌水量 m

6、 3/h ；20 小时内排完 24 小时的最大涌QB-工作水泵必需的排水才能 m3/h ；3/h ；QBmax-工作与备用水泵必需的排水总才能 m二、水泵必需的扬程可用下式估算：HB=Hg/ g m 式中： Hg-排水管路出口与吸水井水面标高差,m； g-管路效率； 对于竖井, g=0.9 0.89 ；对于斜井,当倾斜角 30 时, g=0.830.8 ,当 =2030 时, g=0.8 0.77 ,当 20时, g=0.770.74 ；三、预选水泵型式泵产品样本中,选择能满意流量QB和扬程 HB的水泵,最好是一台泵就能达到所要求的排水才能；在满意要求的各型水泵中,优先选择工作牢靠、性 能良好

7、、体积小、重量轻而且价格廉价的产品； 规范第 8.3.1 条 6 款规定：当矿井水的 PH值小于 5 时,应采纳耐酸水泵；如采纳分段式水泵,当流量能满意要求时,必需的级数为：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - i=HB/H i学习必备欢迎下载m,该值由泵的平均单级特性式中 Hi 为泵流量 QB的平均单级扬程曲线上查出；如求出的级数i 介于两整数之间,取较大整数当然可以满意要求,但取较小整数有时也能达到要求；这时到底级数较多仍是较少合理,往 往需经过技术和经济比较后才能确定；四、校验水泵稳固性 为保证水泵工作稳固性,应

8、满意下式 0.9 0.95H Hg 式中 H -泵零流量时的扬程； 对于分段式水泵 H =iHoi ,这里 Hoi 为平 均单级特性上零流量时的扬程；通过稳固性的校验,可以剔除不能满意稳固性要求的水泵,从而削减可 比的方案数；五、确定泵台数 依据规程第 278 条规定 1. 工作水泵台数： n1=QB/Qe 2. 备用水泵台数： n20.7 n 1 偏上整数 3. 检修水泵台数： n30.25 n 1偏上整数 式中 Qe-为所选用水泵的额定流量 m 3/h ；对于水文地质条件复杂的矿井,可依据情形,增设水泵或在主泵房内预 留安装肯定数量水泵的位置；第四节 确定管路趟数和泵房内管路布置一、确定管

9、路趟数规程第 278 条对水管做了规定：必需有工作和备用的水管 ,其中工作名师归纳总结 水管的才能应能协作工作水泵在20 小时内排出矿井24 小时的正常涌水量；第 4 页,共 12 页工作和备用水管的总才能,应能协作工作和备用水泵在20 小时内排出矿井- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载24 小时的最大涌水量；规范第 8.3.7 条 1 款对采区排水设备的管路 ,做了规定：正常涌水量 为 50m 3/h 及以下,且最大涌水量为 100m 3/h 及以下的采区, 可敷设 1 条管路；二、泵房内管路布置按泵台数和管路趟数可以组合成多种布置方

10、式；图 4-1 是常见的几种； 其中 a 为两台泵一条管路的布置方式；b 为两台泵两条管路的布置方式；c 为三台泵两条管路的布置方式；d 为四台泵三条管路的布置方式；其共同点是任意一台水泵可以用任意一条管路排水；第五节 运算管径选择管材一、必需的管内径运算管径时,一方面要考虑到,如管径偏大,就水头缺失小,耗能低,但另一方面又要考虑到,在这种情形下基建投资高；综合两者,通常运算时,取 Vp=1.52.2m/s 作为经济流速运算管径；名师归纳总结 排水管内径为： dp=Q/36000.5 4/ Vp0.5 第 5 页,共 12 页=0.0188 QB/ Vp0.5m - - - - - - -精选

11、学习资料 - - - - - - - - - 式中 dp-排水管内径 m；学习必备欢迎下载Q- 通过管子的流量 m 3/h ；Vp-流速m/s ；对于吸水管内径,通常比排水管内径大 取得较大的吸水高度；吸水管内径为： dx= d p+25 10-3 m 25mm,以降低流速,削减缺失,依据运算的 dp和 dx值可以预选标准管径；二、选择管材选择管材料的主要依据是管子将要承担的水压大小；通常情形下,对于敷设在斜井内的排水管路,可按承压的变化,由下向上分段采纳无缝钢管、焊接钢管和铸铁管,管材充分时也应尽量统一；铸铁管最大承压为 1MPa；近年新型玻璃钢管也应用于主排水管上；吸水管通常用钢管；必需的

12、管壁厚度 包括两部分,一部分为承压厚度,另一部分为考虑到运输和其它缘由形成的表面损耗而必需事先增加的厚度；此时,排水管必需的壁厚为： =0.5 d p z+0.4p/ z-1.3p 0.5-1+C cm 式中 dp-标准管内径, cm； z-许用应力；取管材抗拉强度 b 的 40%,即 z=0.4 b；当钢号不明时,可取：铸铁管 z=20MPa,焊接管 z=60MPa,无缝钢管 z=80MPa；p- 管内液体压强,可用下式求出：p=0.011HP MPa H P-管出口到水井水面标高差 排水高度 ,m C- 附加厚度；铸铁管取 C=0.70.9 cm ,焊接钢管取 C=0.2 cm,无缝钢管取

13、 C=0.10.2 cm ；利用上式可以校验所选管壁厚度是否合适；如运算值 大于所选标准厚度,就应重新选择后再验算；名师归纳总结 第六节运算管路特性第 6 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载k=1, 对于排水所需扬程 : H= Hg + kRTQ 2 m 管路特性方程式 式中 Hg-测地高度 吸水井水面与排水管出口的标高差m ；Q-通过管路的流量 m3/s ；RT-管路阻力缺失系数 s2/m 5；k-管路内径变化而引起阻力缺失变化的系数；对于新管管内挂污管径缩小10%的旧管 K=1.7；式中 RTQ 2 之值可用运算方法

14、求出,也可用图解方法求出；一、用运算方法求出管路缺失管路阻力缺失系数RT=8 x*lx/ dx5+p*lp/ dp 5+x/d x4+ p+1/ dp4 / 2g s2/m 5 式中 x、p-吸、排水管的沿程阻力缺失系数,可用下式求得x=0.021/ dx0.3,p=0.021/ d0.3pdx、 d p-选定的吸、排水管内径 m ；l x、 lp-吸、排水管的沿程管路长度 m ；x、p- -吸、排水管路上的局部阻力缺失系数之和；g-重力加速度, g=9.81 m/s2 吸、排水管路上各种局部阻力缺失系数 可从有关资料中查找；利用当量长度的概念,可以将局部缺失转移为数值相等的沿程缺失；管 路阻

15、力缺失系数公式改为：RT=8 xlx+ ldx/ dx 5+plp+ ldp/ dp5 /2g s2/m 5 式中： l dx= d xx/ x、l dp= dpp/ p二、用图解方法求出管路缺失名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载上图说明：图中垂直线为管中流速V,m/s；水平线为管径 d,mm；从右上方向左下方倾斜的诸线为通过管路的流量 Q,m 3/h ；右斜线为每 100m直管中的水头缺失 RT.100 Q 2 ,m；求法：已知 d 等于 75mm,做水平线与 Q等于 25 m 3/h 的左斜线

16、相交于 Q点,由 Q点做垂直线交于横座标, 查得流速 V 等于 1.62m/s ,再由 Q点做右斜线与水力缺失座标线相交,查得 RT.100 Q 2 等于 4.8m；利用该图可以依据管径、流速或流量查出每 失；图解是依据下面的公式做出的,即RT.100 Q 2 = 100/dV 2/2g 100m长的直管中的水头损名师归纳总结 式中 RT.100 Q 2 -每 100m长直管中水头缺失；第 8 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载Q-通过管路的流量；d-管内径；V-管中水流速度；-0 ； 5 -沿程阻力系数,在该图解中取

17、 =0.02+0.0018V d由图解直接查出 RT.100 Q 2 之值后,再依据全管路的运算长度求出全管路的阻力缺失,即：RTQ 2 m=l/100 RT.100 Q 2 m 式中 l-运算管长, m；它等于： l=l x+l p+l d m l x-吸水管线长, m； 一般取 8m l p-排水管线长, m； 对斜井： l p=Hp/sin +5070, Hp为排水高度,50 70 为泵房内排水管及管子道管长 l d-局部管件等值管长之和,其中包括出口动能缺失的等值管长,m； 等值管长可按 l d=2530m估算 将该值代入 H= Hg + kRTQ 2 m式,即可求出所需扬程：H= H

18、g + k l/100 RT.100Q 2 m 依此式求得各种 Q值时的扬程后,就可绘制出管路特性曲线；第七节 确定工况验算排水时间一、确定工况点将管路特性曲线绘在泵特性曲线图上,它与泵扬程特性曲线的交点即为工况点；工况点所标各参数值即为泵估计的工况参数值；以 Q、H、N、 和Hs 分别表示其流量、扬程、轴功率、效率和答应吸上真空度；二、验算排水时间确定估计的工况参数后应进行排水时间校验；在正常排水时期,如有 n1台泵分别由独立的排水管排水,就排水时间：Tz=24qz/ n 1 Q 20h 在最大涌水时期,如有 排水时间：n2台泵同时排水,而且各自有独立的排水管,就名师归纳总结 - - - -

19、 - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - Tmax=24qmax/ n2 Q 20h 学习必备欢迎下载当 Tmax大于 20h 时,必需增加泵的台数；第八节 运算答应吸水高度自泵特性曲线上查出工况点时的答应吸上真空度后,可求出实际条件下估计的答应吸水高度Hx = Hs-10-10-3Pa/9.8+0.24-10-3Pn /9.8-8 -2g-1 x*l x*d x-5 + x+1d x-4Q m 式中 Hx-实际条件下估计的答应吸水高度 m ； H s-估计工况时的答应吸上真空度 m 泵特性曲线上查得 ；Pa-泵房大气压 Pa ；Pn-矿水温度下的饱

20、和蒸汽压 Pa ； x-吸水沿程阻力缺失系数；dx、l x -吸水管内径和长度 m； x-吸水管线上局部阻力缺失系数之和；Q-工况流量 m 3/s ；在设计水仓和吸水井时,应使实际的 Hx 小于 Hx,以免发生汽蚀；海拔高度不同时,大气压不同,其值列于下表：海拔高度 m 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 大气压2 10.1 10 9.9 9.8 9.6 9.5 9.4 9.3 9.2 9.1 9.0 PaN/cm不同水温时饱和蒸汽压列于下表：水温 0 5 10 15 20 30 40 50 饱和蒸汽压0.058 0.088 0.118 0.1

21、67 0.235 0.421 0.735 1.225 PN/cm2 第九节电动机必需的容量及耗电量一、必需的电动机容量在已知工况参数情形下,可用下式运算：名师归纳总结 Nd=k gQH/1000 3600 c或第 10 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载Nd=k N/ c kW 式中 Nd-电动机必需的容量 kW； -矿水密度 kg/m 3 ；Q-工况流量 m 3/h ；H-工况扬程 h ；N-工况功率 kW ； -泵工况效率； c-传动效率,可取 c=0.95 0.98 ,直接取 c=1；k-富有系数,当 Q20m

22、3/h 时 k=1.5 ,Q=2080m 3/h 时 k=1.3 1.2 ,Q=80300m 3/h 时 k=1.2 1.15 ,当 Q300m 3/h 时 k=1.1 ；二、耗电量通常运算三项指标：全年耗电总量,排1 立方米水的电耗,产出1 吨煤的排水电耗；1. 每年用于排水的电耗： c d w E=1.05 1000 3600-1 gQHnzr zTz + nmaxr maxTmax/kWh/y 名师归纳总结 - - - - - - -式中 1.05-照明等帮助用电系数； -矿水密度 kg/m3 ；Q-工况流量 m3/h ；H-工况扬程 m ； -泵工况效率；c-传动效率, c=0.95

23、0.98 ；d-电机效率,大容量电机取 0.9 0.94 ,小容量电机取 0.82 0.9 ；w-电网效率,约为 0.95 ；nz、 n max-正常和最大涌水期同时开泵台数；r z、r max-正常和最大涌水时期泵排水天数 d ；Tz、Tmax-正常和最大涌水时期,每天开泵时间 h ；2. 排 1m 3水的电耗第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - e1m 3=E/gy kWh/m 3 学习必备欢迎下载式中 g y -年平均涌水量m 3/y 3. 产出 1t 煤的排水电耗e1t=E/A kWh/t 式中 A-矿井年产量 t；吨煤的排水耗费第十节运算开采 1 吨煤消耗于排水的费用：S=S1+ S2+ S3+ S 4/A 名师归纳总结 式中 S 1-全套设备每年折旧费；第 12 页,共 12 页每年排水电耗费；S2-每年工资费；S3-修理和材料消耗费； S 4- - - - - - -