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 m3/h，年涌水天数为65天，矿井水理化指

2、标为中性，其比重为1.02×103Kg/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

3、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=1.2×100=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水能力单位：m3/h

4、矿井最大涌水量，单位：m3/h本设计中：=150 m3/h， 则： =1.2×150=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=20°30°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

5、总台数的确定：按照上述计算所得的流量QB和扬程Hg，查产品样本初易选用150D30×8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150D30×8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）、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

6、量，单位：m3/h； 排水管中的经济流速，一般=1.52.2m/s； 吸水管中的经济流速，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=0.11HS·Y公厘/厘米2； HS·Y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

7、中：=1.75厘米，=800公厘/厘米2，P=0.11×205，=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）、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2502

8、753003253504004505000.02840.02760.02700.02630.02580.0250.02410.0234LP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

9、管道附件阻力系数之和，查表取值为：4个直角弯头4×0.294，两个闸阀2×0.07，一个逆止阀1×1.7，一个单流三通1×0.13，两个30弯头2×0.294×30/90，两个直流三通2×0.1，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

10、1×5.2，一个90°弯头1×0.294，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=HS·Y+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150D30×8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

11、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