矿井主排水设备选型设计

1、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、吸水咼度的验算 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、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100mVh，每年涌水天数为300天，矿井最大涌水量为150 mi/h，年 涌水天数为65天，矿井水理化指标为中性，其比重为 1.02 x

2、103Kg/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

3、备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。（三八 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：Qb QhX=41.2Qh m 3/h ;式中qb正常涌水量时水泵必须的排水能力。单位：m/h ；Q矿井正常涌水量，单位：m/h ;本设计中Q=100 m3/h , 则Q=1.2 x 100=120rr/h(二八 最大涌水量时水泵必须的排水量能力计算，按下式进行：Qb Qm2XX41.2Qmax m3/h式中：Qb矿井最大涌水量时水泵必须的

4、排水能力单位：m/hQmax矿井最大涌水量，单位：m/h本设计中：Qmax = 150 m3/h ,贝y：/3Qb =1.2 x 150=180 m/h(三八 水泵扬程的估算，按下式计算：Hg=K( H+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aV 20°时，K=1.301.35 ;倾角 a =20° 30° 时，K=1.251.30 ;倾角 a> 30° 时，K=1.20 1.25 ;本设计中：H=200米，H<=5米，K=1.1贝卩：H

5、g=1.1X( 200+5) =225.5 米(四八水泵的选取及总台数的确定：按照上述计算所得的流量 Q和扬程Hg,查产品样本初易选用150D30X 8型水泵，该型号水泵额定流量 Q=155 my/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150D30X 8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。（三八管径的选择计算：排水管内径和吸水管内径按经济流速

6、用下式计算：；米LpVpLppdp 2gp dp900 Vpdx900 VX;米式中：Qn 所选水泵的额定流量，单位:Vp排水管中的经济流速，一般吸水管中的经济流速，一般mVh ;Vp=1.5 2.2m/s ;VX =0.8 1.5 m/s ;吸水管内径也可按下式计算：dx dp 0.025 ；米本设计中：Qn =155 m7h , Vp=1.8 m/s 贝卩:排水管内径：% 他0155 1.8°.175 米吸水管内径：dx d p 0.025 0.175 0.025 0.2米（四八 管壁厚度的计算：按下进行:'0.5dp n P 1 f ；厘米V n P式中：dp排水内径；

7、单位：厘米；bn管材的许用应力，单位：公厘/厘米1铸铁管：bn=200公厘/厘米2，焊管：bn=600公厘/厘米：无缝管：bn=800 公厘/厘米2；P 管内水流，P=0.11HS- 丫公厘/厘米2；HS 丫一一测地高度，米；f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f=0.10.2厘米；本设计中：d p = 1.75 厘米,bn =800公厘/厘米 2,p=0.11 X205, f =0.1 则:根据上述计算数据经查表选用外径为 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。（五八 排水

8、管流速的计算：符合：Vx=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:式中：Vp 排水管沿程阻力损失系数，按下表查取:hxI2Lx Vxdx 2g2Vxx2g管子直5075100125150175200225径0.0450.0410.0380.0350.0330.0310.03140.0293580226管子直250275300325350400450500径0.0280.0270.0270.0260.0250.0250.02410.023446038Lp排水管总长度，对于立井 Lp= ( HT-75+L1 + L2+L3 )；H T井深；L i水流经

9、泵房排水管的长度，一般 Li=2030 米;L 2管子道长度，一般 L2=1520米；L 3井口出水管长度，一般取 L3=1520米；p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 , Li=30米丄2=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P管道附件阻力系数之和，查表取值为：4个直角弯头4X 0.294，两个闸阀2X 0.07，一个逆止阀1X1.7，一个单流三通1X 0.13，两个30弯头2X 0.294X 30/90,两个直流三通2X 0.1，

10、所以总局部阻力损失系数为：则：hp 0.312200 7.530 20201.6221.6223.540.1842 9.82 9.8(二八 吸水管流动阻力损失的计算公式为:式中:I2Lx Vxdx 2gxVg ；米吸水管路沿程阻力损失系数;Lx 吸水管总长度；单位：米;dx 吸水管内径；单位：米；Vx 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x =0.0301，Lx =7，dx =0.209，Vx=1.25吸水管路附件局部阻力损失系数为：一个底阀1X 5.2，一个90°弯头1 X 0.294，所以1 1.52 1 0.294 5.494 贝卩

11、：（三八 输水管总的阻力损失计算:由 H二HS Y+RQ六、水泵工作点的确定按上式所绘得的管路特性曲线与所选的150D30X 8型水泵的性能曲线按式中:R管网常数Q水泵流量，米/小时；hw输水管路总损失，米；已知：Q=155米 3/ 小时，hw=12.1 米得RH HS?YQ2则：R 1551 0.0005所以：H=205+0.005 Q2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Q=187米3/小时，扬程H=222.5米，效率yO.76。（如图）七、吸水高度的验算 按以下公式计算：式中：Hs 所选水泵说明书中规定的允许吸上真空高度已知：Hs=6.5米，所以故采

12、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：Zh 正常涌水量时工作水泵台数；Qh矿井正常涌水量，米/小时；Qm水泵工作点的头际流量，米 /小时；已知：Zh =1, Qh =100 米 3/ 小时，Qm =187 米'/ 小时，则24 100 12.8 20 小时1 187通过验算符合设计规范要求：（三）、排水管实际流速的验算:Vp；米/秒 p 900 d2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。（四八 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；QM 、HM、yM 水泵工作点的流量压头及效率；yc传动效率，联轴节传动时，yc=0.950.98，直联时y° = 1; 本设计中，备用系数取1.1 , Qm =187米3/小时，Hm=255米，yM =0.76 , yc=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180KVy转速为1480转/