矿用水泵的选型与计算_图文

1、矿用水泵的选型与计算 淄博矿业集团设计院 徐正江 淄博矿业集团方大公司 胡秀丽随着社会的发展 , 现代化大型矿 井不断涌 现 , 生 产能力 大、 井筒垂升大、 水平涌水量大是现代 化大型矿井 的特点。而 排水 设备 泵是每个矿 井必用 的主 要设 备之 一 , 投资 多、 耗 电量 大 , 一般约占全矿井 耗电 量的三 分之 一 , 涌 水量 比较 大的 矿井 可占百分之六 十 , 甚至更 多。所以 泵的 选型设 计是 否 合理 , 对 全矿的耗电量、 经济指标有很大影响。泵是一种面大量 广的通用型机械设备 , 它广 泛地应用 于各 个行业领域 , 在国民经济中占有重 要的地位。据 79年统

2、计 , 我 国泵产量 达 125. 6万 台。泵 的 电 能 消 耗 占 全 国电 能 消 耗 的 21%以上。因此大力降低泵能源消 耗 , 对 节约能 源具用十 分重 大的意义。近 年 来 , 我 们 泵行 业 设 计 研制 了 许 多 高效 节 能 产 品 , 如 I HF 、 CQ B 、 FSB 、 UHB 等型号的 泵类 产品 , 对降 低泵的 能源 消耗 起了积极作用。但是目前在国 民经济各个 领域中 , 由于泵 选型 不合理 , 许多的泵处于不合理运行状 况 , 运 行效率低 , 浪费 了大 量能源。还有的泵 由于 选型不 合理 , 根 本不能 使用 , 或者 使用 维修成本增加

3、 , 经 济效益 低。由此 可见 , 合 理选 泵对 节约 能源 同样具有重要意义。一 、 选泵原则就是要综合考 虑泵机 组和 泵站的 投资 和运 行费 用等 综合 性的技术经济指标 , 使之符合经济、 安全、 适用 的原则。具 体来 说 , 有以下几个方面 :1、 必须满足使用流量和扬程 的要求 , 即要求 泵的运行 工次 点 (装置特性曲线与泵的 性能曲 线的交 点 经 常保持 在高 效区 间运行 , 这样既省动力又不易损坏机件。2、 所选择的水泵既要体积小、 重量 轻、 造 价便宜 , 又要 具有 良好的特性和较高的 效率。3、 具有良好 的 抗汽 蚀性 能 , 这 样 既能 减 小 泵

4、房 的 开挖 深 度 , 又不使水泵发生汽蚀 , 运行 平稳、 寿命长。4、 按所选水泵建泵站 , 工程投资少 , 运行费用 低。二 、 选泵步骤(一 列出基本数据1、 介质的特性 :介质名称、 比重、 粘度、 腐蚀性、 毒性等。2、 介质中所含因体的颗粒直径、 含量多少。3、 介质温度 ( 。4、 所需要的流量。5、 压力 :吸水 池压 力 , 排 水 池压 力 , 管 道 系 统中 的 压力 降 (扬程损失 。6、 管道系统数 据 (管径、 长度、 管 道附件 种类 及数 目 , 吸水 池至压水池的几何标 高等 。(二 确定流量扬程流量的确定a 、 如果生产工艺中已给出最 小、 正 常、

5、最 大流量 , 应按 最大 流量考虑。b 、 如果生产工艺 中只给出正常流量 , 应考虑 留有一定 的余 量。对于 ns>100的大流量低扬程泵 , 流量余量取 5%, 对 ns< 50的小流量高扬程泵 , 流量余量取 10%, 50 ns 100的泵 , 流 量余量也取 5%, 对质量低劣和运行条件 恶劣的泵 , 流量 余量应 取 10%。c 、 如果基本数据只给重量流量 , 应换算成体积流量。 现以淄博矿业集团岱庄煤矿 580米水平泵房的水 泵为例 进行选型计算。1、 选型依据涌水量 :正常涌水量 Q正=2080m 3/h最大涌水量 Q大=2095m 3/h排水方式 :钻孔直排

6、地面。排水高度 :排水管出水标高 ha=+47m水泵中心线标高 hb=-580mH =ha-hb=627m水质 :中性水。井下水处理。2、 初选水泵水泵房最小排水能力的确 定正常涌水时 QB=24Q正20=24 208020=2496m 3/h最大涌水时 QBm=24Q大20=24 209520=2514m 3/h水泵扬程的估算HB=H +Sg=627+50. 9=702. 22m式中 :HB水泵扬程估算值 , m;H 排水高度 , 627m ;S 吸水高度 , 5m;g管道效率 , 取 0. 9。 (与实际选用水泵的关系 水泵型号及台数的确定根据以 上 计 算 的 工 作 水 泵 排 水 能

7、 力 及 扬 程 , 确 定 选 用HD M 420 8型水泵 , 水泵参数 :(根据 QB及 HB在水泵样 本中选 择额定值接近所需值的高效水泵 Q =420m 3/h, H =742. 3m, P =1600k W, n=1480rad正常涌水水泵台数 :n1=2080 2420 420=5. 96台 , 取 6台。备用水泵台数 :n2=6 0. 7=4. 2台 , 取 5台。检修水泵台数 :n3=6 0. 25=1. 5台 , 取 2台。最大涌水水泵台数 :n=2095 2420 420=5. 98台 , 取 6台。 所以泵房内水泵台数 13台 , 6台工作 , 5台备用 , 2台检修。

8、 如有两种以上型式水泵都能 满足需要 , 则每种 方案都 要按 以下步骤进行计算 , 最后经技术比较 , 选择技 术最合 理 , 又 最经 济的最优方案。水文地质复杂的 矿井 , 可 根据情 况增 设水 泵 , 或在 主排 水 泵房预留安装水泵的位置。(三 管路的确定1、 管路趟数及泵房内管路布置的确定敷设 4趟排水管路 , 3趟工作 , 1趟备用。泵房布置图如图 1。252科技信息 工程技术图 1 2、 管径的计算在选型计算时 , 应以 电费、 材 料费、 安 装、 折 旧费 等之 和最 小为原则 , 确定最有利的排水管直径。排水管的选择预选排水管路 , 无缝钢管 G B8163-87 42

9、6排水管路壁厚度 计算 :=0. 5 39 (800-1. 3 65-1 +0. 2=1. 6c m = 16mm故选择排水管规 格为 : 426 16吸水管的选择d p =900 V式中 :dp排水管内径 , m;Q 水泵 额定流量 , 420m 3/h ; V 吸水 管经济流速 , 1. 5m /s 。 代入数据有 :d p =900 3. 14 1. 5=0. 314m确定排水管选用 351 10无 缝钢管 , 内 径 dp=331mm = 0. 331m 。3、 管路特性曲线及工况的确定排水管与吸水 管的流速a 、 二台水泵走一趟水管排水 (两 台水泵并联 V 排 =420 2900

10、3. 14 0. 3942=1. 91m /sb 、 吸水管水的流 速V x =Q900 d x 2式中 :Vx吸水管路流速 , m /s;dx所选吸水管内径 , 331mm =0. 331m; Q 水泵额定流量 , 420m 3/h。代入数据有 :V x =420900 3. 14 0. 3312=1. 35m /s阻力损失计算a 、 吸水管阻力损失计算取 :弯头 1 3. 4=3. 4; 异径管 1 13. 6=13. 6;底阀 :45则 :Lx=3. 4+13. 6+45=62m吸水管等值长度 LxLx=Lx+S式中 :Lx吸水管等值长度 , m ;Lx吸水管附件等值长度 , 62m;S

11、 吸水管长度 , 5m 。代入数据有 :Lx=62+5=67m吸水管的总损失为 :Ha fx=1. 7(LxdxVx2g式中 :Hafx吸水管 阻力损失 , m;1. 7 管道淤积阻力系数 ;损失系数 , 0. 0263;Lx吸水管等值长度 , 67m;dx吸水管内径 , 0. 331m;Vx吸水管路流速 , 1. 35m /s 。代入数据有 :Ha fx=1. 7 (0. 0263670. 3311. 3522 9. 81=0. 84mb 、 排水管阻力损失计算排水管路附件等值长度 Lp取 :闸阀 :2 2. 2=4. 4, 1 4=4; 弯头 :2 4=8(约 ; 逆止阀 :1 85=85

12、; 单流三通 :1 32=32; 直流三通 :1 16=16则 :Lp=4. 4+4+8+85+32+16=149. 4m排水管等值长度 Lp:Lp=L +Lp+L斜+100式中 :LP排水管等值长度 , m;L 排水管高度 , 622m;Lp排 水管附件等值长度 , 149. 4m;L斜排水管地面及井下斜长度 , 1700m;253工程技术 100 泵房内排水管长度 , m 。 代入数据有 :L p =622+149. 4+1700+100=2571. 4m 排水管阻力损失 :H a fp =1. 7( L p p V p 2式中 :H a fp 排水管阻力损失 , m;1. 7 管道淤积阻

13、力系数 ;损失系数 , 0. 025;L p 排水管等值长度 , 2571. 4m; d p 排水管内径 , 0. 394m; V p 排水管路流速 , 1. 91m /s 。 代入数据有 :H a fp =1. 7 (0. 0252571. 40. 394 1. 9122 9. 81=51. 57m 排水管出口动能损失 :H 动损 =1. 7 (v 22g 1. 7 1. 9122 9. 81=0. 32(m c 、 管道的总损失H a f =H afx +H a fp +H 动损 =0. 84+51. 57+0. 32=52. 73m 管道的阻力系数R =H af Q 12=52. 738

14、402=7. 47 10-5管路特性方程及特性曲线 , 确定工况 管道的特性方程 H m =H g +RQ 2=632+7. 47 10-5Q 2取不同的 Q 值得出相应的 H 损失值和 H 值 , 在 HDM 420 8曲线图上 , 如图 2所示 , 绘出特性曲线 , 得出工况点。图 2两台水泵并联的 工况点H 21=706. 53m Q 21=998. 82m 3/h 21=75. 44%单台水泵的工况 点H 1=706. 53m Q 1=499. 41m 3/h 1=75. 44%(四 校验计算 1、 排水管路趟数的验算 正常涌水时 :n=2080 2420 998. 82=2. 5,

15、取 3趟最大涌水时 :n=2095 2420 998. 82=2. 52, 取 3趟所以选择排水管 4趟 , 3趟工作 , 1趟备用。 2、 验算水泵的排水工作时间 正常涌水量时 的排水时间 :T 正 =24Q 正 6Q 1=24 20806 499. 41=16. 66<20h最大涌水量 时的排水时间 :T 大 =24Q 大 6Q 1=24 20956 499. 41=16. 78<20h 3、 电动机功率计算N =KH m Q m Y102 3600 m 电=1. 1706. 53 499. 41 1020102 3600 0. 7544 0. 95=1504. 36k W水泵配 用电 机型 号 :Y5601-4, P =1600k W, U =6k V, n=1480r /mi n 。4、 年耗电量(五 结论根据上述计算 过程 , 延深 水平 泵 房设 计安 装 HDM 420 8型水泵 13台 , 其中 6台工作、 5台备用、 2台检修。设计 426 16(水管 内径 394mm