瑞东中央泵房排水泵设计

1矿井排水设备选型设计一、概述瑞东煤业是根据山西省兼并重组核准文件，由原三个矿井改制组建而成，为资源整合基建矿井，设计生产能力120万吨/年，矿建设计井巷工程：主斜井、副斜井、行人斜井和回风立井；；行人斜井井口标高+947.70m，中央水泵房底板标高+735.20m；该矿井属于低沼气矿井，年产量为120万吨。二、设计的原始资料正常涌水量60m3/h，最大涌水量95m3/h，考虑黄泥灌浆泄水量10m3/h，则有：1．矿井正常涌水量70m3/h，涌水天数300d；2．矿井最大涌水量105m3/h，涌水天数65d；3．行人斜井排水斜长545m，倾角23°；行人斜井井口标高+947.70m，泵房底板标高+735.20m；4．地面井下水处理站与行人斜井井口高差16m；5．矿井水容重：γ=1.02t/m3；6．PH=7。三、排水方案的确定在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。当矿井较深时可采用分段排水。涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能淹没矿井。因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。从给定的条件可知，该矿井有二个开采水平，但两水平标高差为41.2m,故可选用单水平直接排水系统，只需要在主水平副斜井车场附近设立中央泵房，2就可将井底所有矿水集中排至地面。四、水泵的选型与设计根据《煤矿安全规程》的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。工作水泵的能力应能在20h内排除矿井24h的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大泳水量。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，可根据具体情况在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。排水管路必须有工作和备用水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排完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。1、水泵必须排水能力计算正常涌水期hmqqQzzB/84702.12.120243最大涌水期hmqqQ/1261052.12.120243maxmaxmax式中BQ——工作水泵具备的总排水能力，3/mh；maxQ——工作和备用水泵具备的总排水能力，3/mh；zq——矿井正常涌水量，3/mh；maxq————矿井最大涌水量，3/mh。32、水泵所需扬程计算由于水泵和管路均未确定，无法确切知道所需的扬程，所以需进行估算，即HB=（Hp+Hx）/hg=(231+5)/0.8=295m式中：Hp——排水高度mHx——吸水高度取5.0mhg——管路效率。当管路在立井中铺设时，g=0.9～0.89；当管路在斜井中铺设，且倾角30时,g=0.83～0.8；＝30～20时，g＝0.8～0.77；＜20时，g＝0.77～0.74。3、水泵的型号及台数的确定1）、水泵的级数确定根据计算所得流量和扬程，查产品样本初步选效率高的MD155—30×10型矿用排水泵，该泵的额定流量QH=300m3/h，额定扬程HK=30m（单级）效率hg=0.75？？？正常涌水时的水泵工作台数n1=QB/QH=84/155=0.54取n1=1台水泵的级数:i=HB/HK=295/30=9.83取i=10级备用水泵台数：n2=0.7n1=0.7*0.54=0.378取n2=1台最大涌水时水泵工作的台数：4n4=QmaxM/QH=126/155=0.81取n4=1台n1+n2=1+1=2所以n1+n2≥n4检修水泵台数：n3=0.25n1=0.25*1=0.25取n3=1台水泵总台数：n=n1+n2+n3=1+1+1=3台五、管路的选择1、管路趟数及泵房内管路布置形式根据泵的总台数，选用典型三泵二趟管路系统，一条管路工作，一条管路备用。正常涌水和最大涌水时时，一台泵向一趟管路供水；2、管材的选择压力=高度*重度=180*102=18.36kg/cm2确定选用无缝钢管3、排水管内径（1）排水管的内径：dp=√4Qh/3600лVP=0.0188√2801.5～2.2=0.212～0.257m查《五金手册》选标准无缝钢管外径：245mm壁厚：8mm内径：229mm（2）验算壁厚б≥0.5dp[√(бZ+0.4p)/(бZ−1.3P))-1]+C=0.5*22.9[√(800+0.4∗0.11∗157)/(800−1.3∗0.11∗157)-1]+0.2=0.41cm=4.1mm所以所选钢管壁厚合格5其中dp——所选标准管径бz——许用压力P——管内液体压C——附加厚度C取0.2cm（3）吸水管内径Dx=dp+0.025=0.229+0.025=0.254m选用标准无缝钢管管外径为273mm内径257mm壁厚8mm验算流速：Vx=QH/900лdx2=280/900*л*0.2572=1.5m/s在经济流速0.8～1.5m/s之间四、管路特性计算（1）管路布置（2）估算管路长度排水管长度可估算为LP=L1+L2+L3+LH=30+15+10+90+293=438m6吸水管长度可估算为Lx=7m（3）阻力系数Pt计算排水管内流速VP=QH/900лdx2=280/900л*0.2292=1.89m/s在经济流速1.5～2.2m/s之间根据舍维列夫公式：吸水管、排水管的扬程阻力系数分别为：λp=0.021/dp0.3=0.021/0.2290.3=0.033λx=0.021/dx0.3=0.021/0.2570.3=0.032局部阻力系数吸水管路附件局部阻力系数统计序号吸水管:名称数量系数值1底阀14.4290度弯头10.2943异径管11系数和∑ξx=4.4+0.29+1=5.7排水管附件局部阻力系数统计序号排水管:名称数量系数值1闸阀20.5*22止回阀17.53三通22.0*2490度弯头10.2945120度弯头20.47*2排水管局部阻力损失系数之和7∑ξp=0.5*2+7.5+2.0*2+0.294+0.47*2=13.734排水管阻力损失Hp=λLpVp2/2dpg+∑ξpVp2/2g=0.033*438*1.92/2*0.229*9.8+13.734*1.92/2*9.8=14.15m吸水管阻力损失：Hx=λLxVx2/2dxg+∑ξxVx2/2g=0.033*7*1.52/2*0.257*9.8+5.7*1.52/2*9.8=0.76输水管路总阻力损失：Hw=（hp+hx+Vp2/2g）*1.7=（14.15+0.76+1.92/2*9.8）*1.7=25.66m五、水泵工作点的确定：H=HsY+RQ2=162+0.00031Q2式中R=Hw/Q2=25.66/2802=0.00032绘制管路特性曲线与MD280——43*5水泵曲线坐标：该水泵工况点参数：Q=310m3/h扬程：hm=205mh=78%六、检验计算：1、排水量的校验：（1）正常涌水时，工作水泵排水能力为：TH=24QH/ZHQM=24*80/1*310=6.19h＜20h（2）最大涌水时，工作水泵和备用水泵同时工作时排水能力为：Tmax=24Qmax/2*QM=24*405/2*310=15.67h＜20h2、吸水高度的校验：8Hx=Hs-Vx2/2g-hx=6.9-1.52/2*9.8-0.754=6.03m式中hx=（λLx/dx+∑x）V2/2g=（0.032*7/0.257+5.7）*1.52/2*9.8=0.754m故采用吸水高度5m是可以的。七配备电动机查产品样本配套电动机300KW，转速1480r/min,电控装置采用变频器启动，电压6kv。