礦井主排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 論 文論文（設(shè)計(jì)）題目：礦井主排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)畢業(yè)院校： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號：_專 業(yè)：_目 錄一、 礦井概況 2二、 礦井排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)規(guī)定及要求 2三、 水泵的選擇計(jì)算 2四、 管路的選擇計(jì)算 4五、 管路阻力損失的計(jì)算 6六、 水泵工作點(diǎn)的確定 7七、 吸水高度的驗(yàn)算 8八、 排水時(shí)間及水管中流速的驗(yàn)算 8九、 電動機(jī)容量的計(jì)算 9十、 電耗計(jì)算 10十一、 附圖11礦井主排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)一、礦井概況： 某礦井立井提升方式，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量90萬噸，井深200米，礦井正常涌水量為100m3/h，每年涌水天數(shù)為300天，礦井最大涌水量為150 m3/h，年涌水天數(shù)為65天，礦井水理化指

2、標(biāo)為中性，其比重為1.02×103Kg/m3。二、礦井排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)規(guī)定及要求 根據(jù)煤礦安全規(guī)程主排水設(shè)備的選擇應(yīng)符合下列要求：（一）水泵：必須有工作、備用和檢修的水泵。工作水泵的能力應(yīng)能在20小時(shí)內(nèi)排出礦井24小時(shí)的正常涌水量（包括填水及其它用水）。備用水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的70%。工作和備用水泵的總能力應(yīng)能在20小時(shí)內(nèi)排出礦井24小時(shí)的最大涌水量。檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的25%。水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，可在主泵房內(nèi)預(yù)備安裝一定數(shù)量水泵的位置。（二）、水管：必須有工作和備用的水管。工作水管的能力應(yīng)能配合工作水泵在20小時(shí)內(nèi)排出礦井24小時(shí)的正常涌水量。工作和

3、備用水管的總能力，應(yīng)能配合工作和備用水泵在20小時(shí)內(nèi)排出礦井24小時(shí)的最大涌水量。（三）、配電設(shè)備：應(yīng)同工作、備用以及檢修水泵相適應(yīng)，并能夠同時(shí)開動工作和備用水泵。有突水淹井危險(xiǎn)的礦井，可另行增建抗災(zāi)強(qiáng)排水能力泵房。三、水泵的選擇計(jì)算（一）、正常涌水量時(shí)水泵必須的排水能力計(jì)算按下式進(jìn)行： m3/h；式中 QB正常涌水量時(shí)水泵必須的排水能力。單位：m3/h；QH礦井正常涌水量，單位：m3/h；本設(shè)計(jì)中QH=100 m3/h， 則QB=1.2×100=120m3/h（二）、最大涌水量時(shí)水泵必須的排水量能力計(jì)算，按下式進(jìn)行： m3/h 式中：礦井最大涌水量時(shí)水泵必須的排水能力單位：m3/h

4、礦井最大涌水量，單位：m3/h本設(shè)計(jì)中：=150 m3/h， 則： =1.2×150=180 m3/h（三）、水泵揚(yáng)程的估算，按下式計(jì)算：Hg=K（HP+HX） 米 式中 HP排水高度，取泵房地面到井口的垂高，單位米 HX吸水高度，一般取45米 K管路損失系數(shù)，對于立井，K=1.11.15； 對于斜井：傾角20°時(shí)，K=1.301.35； 傾角=20°30°時(shí)，K=1.251.30； 傾角30°時(shí)，K=1.201.25；本設(shè)計(jì)中：HP=200米 ，HX=5米，K=1.1則：Hg=1.1×（200+5）=225.5米（四）、水泵的選取及

5、總臺數(shù)的確定：按照上述計(jì)算所得的流量QB和揚(yáng)程Hg，查產(chǎn)品樣本初易選用150D30×8型水泵，該型號水泵額定流量Qh=155 m3/h時(shí)，揚(yáng)程為232米，允許吸水真空高度為6.5米，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，該礦選用150D30×8水泵三臺，一臺工作、一臺備用、一臺檢修?？紤]到隨著以后煤炭開采水平的延伸，礦井涌水量會有所增加，在泵房內(nèi)預(yù)留兩臺水泵的基礎(chǔ)位置。四、管路的選擇計(jì)算（一）、按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，設(shè)置工作和備用兩路排水管。（二）、管材： 根據(jù)主井排水要求，確定選用熱軌無縫鋼管。（三）、管徑的選擇計(jì)算：排水管內(nèi)徑和吸水管內(nèi)徑按經(jīng)濟(jì)流速用下式計(jì)算： ；米 ；米式中： 所選水泵的額定流

6、量，單位：m3/h； 排水管中的經(jīng)濟(jì)流速，一般=1.52.2m/s； 吸水管中的經(jīng)濟(jì)流速，一般=0.81.5 m/s；吸水管內(nèi)徑也可按下式計(jì)算： ；米本設(shè)計(jì)中：=155 m3/h ，=1.8 m/s 則：排水管內(nèi)徑： 吸水管內(nèi)徑：（四）、管壁厚度的計(jì)算：按下進(jìn)行： ；厘米式中：排水內(nèi)徑；單位：厘米； 管材的許用應(yīng)力，單位：公厘/厘米2；鑄鐵管：=200公厘/厘米2， 焊管：=600公厘/厘米2，無縫管：=800公厘/厘米2； P管內(nèi)水流，P=0.11HS·Y公厘/厘米2； HS·Y測地高度，米； 考慮管路受腐蝕及管子制造有誤差的附加厚度對于無縫鋼管=0.10.2厘米；本設(shè)計(jì)

7、中：=1.75厘米，=800公厘/厘米2，P=0.11×205，=0.1 則： 根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)經(jīng)查表選用外徑為194mm，壁厚為5mm，內(nèi)徑為184mm的標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管為排水管，選用外徑為219mm，壁厚為5mm，內(nèi)徑為209mm的標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管為吸水管。（五）、排水管流速的計(jì)算：符合：=0.81.5m/s的要求。五、管路阻力損失的計(jì)算（一）、排水管路阻力損失的計(jì)算公式為： ； 米式中： 排水管沿程阻力損失系數(shù)，按下表查?。汗茏又睆?0751001251501752002250.04550.04180.03800.03520.03320.03160.03140.0293管子直徑2502

8、753003253504004505000.02840.02760.02700.02630.02580.0250.02410.0234LP排水管總長度，對于立井LP=（HT-75+L1+L2+L3）； HT井深； L1水流經(jīng)泵房排水管的長度，一般L1=2030米； L2管子道長度，一般L2=1520米； L3井口出水管長度，一般取L3=1520米；排水管中的水流速度，單位 米/秒；dp排水管內(nèi)徑；米；排水管路附件局部阻力系數(shù)之和；本設(shè)計(jì)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。總局部阻力系數(shù)之和為三臺水泵泵房內(nèi)環(huán)形管路及

9、管道附件阻力系數(shù)之和，查表取值為：4個(gè)直角彎頭4×0.294，兩個(gè)閘閥2×0.07，一個(gè)逆止閥1×1.7，一個(gè)單流三通1×0.13，兩個(gè)30彎頭2×0.294×30/90，兩個(gè)直流三通2×0.1，所以總局部阻力損失系數(shù)為： 則： （二）、吸水管流動阻力損失的計(jì)算公式為： ；米式中：吸水管路沿程阻力損失系數(shù)； 吸水管總長度；單位 ：米； 吸水管內(nèi)徑；單位：米； 吸水管計(jì)算流速，單位：米/秒；吸水管路附件局部阻力損失系數(shù)之和；本設(shè)計(jì)中，查表取值=0.0301，=7，=0.209，=1.25吸水管路附件局部阻力損失系數(shù)為：一個(gè)底閥

10、1×5.2，一個(gè)90°彎頭1×0.294，所以則： （三）、輸水管總的阻力損失計(jì)算： 六、水泵工作點(diǎn)的確定由H=HS·Y+RQ2 得 式中：R管網(wǎng)常數(shù) Q水泵流量，米3/小時(shí)； 輸水管路總損失，米；已知：Q=155米3/小時(shí)，=12.1米則：所以：H=205+0.005 Q2按上式所繪得的管路特性曲線與所選的150D30×8型水泵的性能曲線按同一比例畫在同一個(gè)Q-H座標(biāo)上。其交點(diǎn)即為水泵的工作點(diǎn)。該工作點(diǎn)給出了流量Qm=187米3/小時(shí)，揚(yáng)程Hm=222.5米，效率yM=0.76。（如圖）七、吸水高度的驗(yàn)算按以下公式計(jì)算： 式中：所選水泵說明書

11、中規(guī)定的允許吸上真空高度已知： ，所以 故采用吸水高度為5米是可行的。八、排水時(shí)間及水管中流速的驗(yàn)算（一）、正常涌水量時(shí)水泵每天工作小時(shí)數(shù)，按下式驗(yàn)算。 式中：正常涌水量時(shí)工作水泵臺數(shù)； 礦井正常涌水量，米3/小時(shí)； 水泵工作點(diǎn)的實(shí)際流量，米3/小時(shí)；已知：=1，=100米3/小時(shí)，=187米3/小時(shí)，則小時(shí)通過驗(yàn)算符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求：（三）、排水管實(shí)際流速的驗(yàn)算： ； 米/秒已知：QM=187米3/小時(shí)，則：符合經(jīng)濟(jì)流速在1.52.2米/秒內(nèi)的要求。（四）、吸水管實(shí)際流速的計(jì)算： 符合經(jīng)濟(jì)流速在0.81.5米/秒內(nèi)的要求。九、電動機(jī)容量的計(jì)算按下列公式計(jì)算：式中：1.11.5備用系數(shù)；、水泵工作點(diǎn)的流量壓頭及效率；傳動效率，聯(lián)軸節(jié)傳動時(shí)，=0.950.98，直聯(lián)時(shí)=1；本設(shè)計(jì)中，備用系數(shù)取1.1，=187米3/小時(shí)，=255米，=0.76，=0.95則： 根據(jù)計(jì)算所得的功率及水泵的轉(zhuǎn)速確定選用JR117-4型電動機(jī)，其