排水设备能力验算

1、*矿永久排水设备能力验算一、设计依据1 .矿井设计生产能力为An=600kt/a;2 .矿井的正常涌水量为qz=20m3/h,黄泥灌浆析出水量为7m3/h,共27m3/h,年持续天数为Zh=275天；3 .矿井的最大涌水量为qm=26.67m3/h,黄泥灌浆析出水量为7m3/h,共33.67m3/h,年持续天数为ZHmax=90天;4 .副斜井斜长L=183m,倾角=22；排水垂高H=70.527m,井口标高+1092.973m,水泵房底板标高+1025.473m;5 .矿水呈中性，PH=67;6 .矿坑水容重：丫=1.02t/m；7 .井上水处理站标高+1096m,井口至水处理站80m。二、

2、选型计算煤矿安全规程第二百七十八条规定主要排水设备中水泵应符合的要求是：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。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20h内排出矿井24h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%。1 .排水系统的确定井下主水泵房位于副斜井井底，矿井水由泵房经管子道、副斜井敷设的排水管路排至地面水池。2 .选型参数计算水泵选型计算所需参数为：水泵正常排水量：qz=缉=1.2>27=32.4m3/h;20水泵最大排水量：qm=啊m=1,2彩3.67=4

3、0.4喈/h;20水泵排水扬程：Hsy=KHh4,590.03m式中：K扬程损失系数，取1.2；4.5吸水高度；qz矿井正常涌水量，qz=27m3/h;qm矿井最大涌水量，qm=33.67m3/h。3,水泵型号确定考虑采空区积水，选用3台MD155-30X3型多级耐磨离心式水泵,其额定流量为155m3/h,额定扬程为90m,效率为77%。4.管路选择计算排水管和吸水管直径计算排水管：dpp吸水管：dx尸900Vx10.191m式中：Vp1排水管的经济流速，取2m/s;Vx1吸水管的经济流速，取1m/s;Qn水泵的额定流量，Q=155m3/h。排水管选用194X5.0mm,吸水管选用219>

4、;<6.0mm无缝钢管。排水管沿副斜井敷设2趟至地面沉淀池。正常涌水时为1趟工彳1趟备用；最大涌水时为1趟工作。水泵采用自动化控制，选用3台矿用自动泵控制器，Dg=200mm,P=2.5MPa。排水管和吸水管流速计算排水管：V上p1.62m/s6(1.52.2m/s)吸水管：VxQn21.28m/s900dx6(0.81.5m/s)式中：dp排水管内径，为0.184mm;dx吸水管内径，为0.207mm;Qn水泵的额定流量，Q=155m3/h管壁厚度的验算：pDw2.36.4p0.112cmc0.28cm式中：一-计入附加厚度后的管壁计算厚度（cm）;'一管子计算壁厚（cm）;c

5、计入制造负偏差和腐蚀的附加厚度（cm）;p计算管段的最大的工作压力（MPa）;Dw管子外径（cm）;管子焊缝系数，无缝钢管可取1;H管材许用应力（MPa）。排水管管壁厚为5.0mm,满足要求。5.排水管流动阻力损失计算排水管和吸水管流动阻力损失为排水管：hppLpv2pdp2gp"8.24mp2g吸水管：hxLxV2xd7而V20.57m2g式中：力、4吸、排水管的沿程阻力损失系数;经计算：卜0.0304,4=0.0316;经计算:K.乙p-吸、排水管路上的局部阻力损失系数;K=5.594,。=6.308;Lp排水管长度，为322m;Lx吸水管长度，为9m;Vp排水管内水的实际流速，

6、为1.62m/s;Vx吸水管内水的实际流速，为1.28m/s。V2管路总阻力损失为hwhphx应=8.95mp2g6.水泵工作点的确定新管：Rmin）0.00037Q2旧管：Rmax1.7Rmin。.00。6式中：1.7考虑管内径因污泥淤积后减小而引起阻力增大的系数。管路特性曲线方程新管：HHRminQ275.5270.00037Q2旧管：HHRmaxQ275.5270.0006Q2将该曲线方程置于所选水泵的性能曲线上可得水泵工况点（见图7-3-1）:刀（）MD155-30(SL)(单级性能)Q=155m/hH=30m135n=1480r/min120HQ105t90-75M2M16011J工

7、11i15014，-_a100801-8L.一THL50706011HL111501m40on11_H/1(INJSH)r5N4(3302010II/-+1101001601802003C0图7-3-1MD155-30X3型水泵性能工况点图新管流量：Qmi=167.5m3/h,扬程Hmi=86m,效率小1=77%旧管流量：Qm2=152.5m3/h,扬程Hm2=90m,效率件=76%7.校验计算（1）排水时间校验：正常涌水时水泵工作小时数（1台工作）：新管：Th124clz3.87h20hZH1Qm1旧管：丁M24cz4.25h20hZH1Qm2式中：Zh1正常涌水量时水泵每天工作台数，1台；

8、qz矿井正常涌水量，qz=27m3/h;Cm矿井最大涌水量，qm=33.67m3/h。最大涌水时水泵工作小时数（1台工作）：新管：Th224qm4.82h20hZH2Qm1旧管：Tm224qm5.29h20hZh2Qm2式中：Zh2最大涌水量时水泵每天工作台数，1台;qz矿井正常涌水量，qz=27m3/h;qm矿井最大涌水量，qm=33.67m3/h。（2）排水管流速验算排水管：VpQ1Tp900dpp6(1.52.2m/s)新管：Vp=1.75m/s吸水管：Vx上900dj旧管Vp=1.59m/s6(0.81.5m/s)新管：Vx=1.38m/s旧管Vx=1.25m/s式中：dp排水管内径，

9、为184mm;dx吸水管内径，为207mm;Qm1新管流量，Qm1=167.5m3/h。（3）水泵吸水高度校验（按新管校验）Hsmax21旦hhs4.31m式中：Hsmax水泵允许的最大吸水高度；Pa水泵安装地点的大气压力（Pa）,（水泵房底板标高+1025.473m）;Pw冰泵安装地点实际水温的饱和蒸汽压力（Pa）;-矿井水重度（N/m3）,取1X104N/m3;hs吸水管阻力损失（m）;h排水初期的必需汽蚀余量为3.95m。故吸水高度采用4.0m合适。8.电动机轴功率计算新管：Nd1KQm1Hm1-63.63kW3600102mle旧管：Nd2KQm2Hm2-61.4kW3600102m2

10、c式中：K功率备用系数，1.2;1 矿坑水容重，丫=1.02t/市作一一传动效率，取0.98。选用YB2-280S-4型防爆水泵电机，其电压为660V,功率为75kW,转速为1480r/min。9 .年排水电耗W新管：Wi-亿田黑1ZH2nmTm1)88454.7kWhdw旧管：W2-弓小泉ZH2nmTm2)93787kWhdw式中：邛一一电动机效率，取0.95;小电网效率，取0.97;nh正常涌水时年持续天数，275天；nm最大涌水时年持续天数，90天。10 .吨煤排水电耗Wd新管：Wd1她0.147kWh/tAn旧管：Wd2W0.156kWh/tAn式中：An矿井年产量，600kt/a。经

11、上验算，选用MD155-30X3型多级耐磨离心式水泵，正常涌水时，一台工作，一台检修，一台备用；最大涌水时，一台工作，一台检修，一i台备用。井下主排水泵房排水系统见图7-3-2。三、水泵房配电及联系信号水泵房与井下中央变电所联合布置，三台主排水泵分接于井下中央变电所0.69kV母线的不同段上，在主排水泵房内设停止按钮和联系信号，以对水泵实施急停控制。四、一采区水泵排水设备1 .设计依据正常涌水量为qz=20m3/h最大涌水量为qm=26.67m3/h排水垂高H=140m采区管路长度约479m。2 .选型参数计算水泵选型计算所需参数为：水泵正常排水量:qz=浊=1.20=24m3/h;20水泵最

12、大排水量：qm=浊=1.2>26.67=32m3/h;20水泵排水扬程：Hsy=J=185.25mg3 .水泵型号确定考虑采空区积水，选用3台MD155-30X6型多级耐磨离心式水泵,效率为77%其额定流量为155m3/h,额定扬程为180m,4 .管路选择计算排水管和吸水管直径计算排水管：dpng00Vpi0.165m吸水管：dx900Vxi0.190m排水管选用1944.0mm,吸水管选用219><6.0mm无缝钢管。排水管沿一采区大巷敷设2趟至主排水泵房。正常涌水时为1趟工作,1趟备用；最大涌水时为1趟工作。排水管和吸水管流速计算排水管：VppQn900dpp1.62m

13、/s6(1.52.2m/s)6(0.81.5m/s)吸水管：VxQn21.28m/s900d2式中：dp排水管内径，为184mm;dx吸水管内径，为207mm;Qn水泵的额定流量，Q=155m3/ho管壁厚度的验算pDw2.364p0.224cmc0.407cm式中：一-计入附加厚度后的管壁计算厚度（cm）;'一管子计算壁厚（cm）;c计入制造负偏差和腐蚀的附加厚度（cm）;p计算管段的最大的工作压力（MPa）;Dw管子外径（cm）;管子焊缝系数，无缝钢管可取1;H管材许用应力（MPa）。排水管管壁厚为5.0mm,满足要求。5.水泵工作点的确定新管：Rmin30.00058Qn旧管：R

14、max1.7Rmin0.00098式中：1.7考虑管内径因污泥淤积后减小而引起阻力增大的系数。管路特性曲线方程新管：HHRminQ21450.00058Q2旧管：HHRmaxQ21450.00098Q2将该曲线方程置于所选水泵的性能曲线上可得水泵工况点（见图7-3-3）:2702402101801501208070605040302010MD155-30(SL)(单级性能)Q=155r3/hH=30mn=1480r/min4100505m4(3|H-Q-jI_='-J一一仁;JIrM2M1VI1P卜1_a1,_=L,了r>-一111/11NPSH)r71Lz1uI1H：n1“(%

15、)100160180200300图7-3-3MD155-30X6型水泵性能工况点图新管流量：Qm1=180m3/h,扬程Hm1=164m,效率你=74%旧管流量：Qm2=166.7m3/h,扬程Hm2=172m,效率加2=77%6.校验计算（1）排水时间校验：正常涌水时水泵工作小时数（1台工作）：新管：Th124clz2.67h20hZH1Qm1旧管：Tm124cz2.88h20hZH1Qm2式中：Zh1正常涌水量时水泵每天工作台数，1台；最大涌水时水泵工作小时数（1台工作）：新管：Th224cm3.55h20hZH2Qm1旧管：Tm224cm3.83h20hZH2Qm2式中：Zh2最大涌水量

16、时水泵每天工作台数，1台；（2）水泵吸水高度校验（按初期校验）：Hsmaxpa-pw'hhs4.27m式中：Hsmax水泵允许的最大吸水高度；Pa水泵安装地点的大气压力（Pa）（采区水泵房底板标高+910m）;Pw冰泵安装地点实际水温的饱和蒸汽压力（Pa）;丫-矿井水重度（N/m3）,取1X104N/m3;hs吸水管阻力损失（m）;h排水初期的必需汽蚀余量为4.0m。故吸水高度采用4.0m合适。8 .电动机轴功率计算新管：Nd1KQm1Hm1135.7kW3600102mle旧管：Nd2KQm2Hm2-126.7kW3600102m2c式中：K功率备用系数，1.2;矿坑水容重，丫=1.02t/南作一一传动效率，取0.98。选用YB2-315L1-4防爆水泵电机，其电压为660V,功率为160kW,转速为1485r/min。9 .年排水电耗W新管：W1-N-（ZH1nhTh1ZH2nmTm1）131542kWhdw旧管：W2-N（ZH1nhTh2ZH2nmTm2）132584kWhdw1