1、文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 礦井水泵房的選型設(shè)計一、 礦井簡介：王坪煤礦礦井位于大同煤田東南邊緣，位于山西省朔州市懷仁縣境內(nèi)。為設(shè)計能力180萬噸/年的大型礦井，1984年開工，1988年投產(chǎn)。井田面積11.4km2，截止目前為止，尚有可采煤量1.2億噸，服務(wù)年限50年，開拓方式為平峒二水平（其中第一水平為+1170m，第二水平為+1060m），可采煤層共六層，全厚為18.77m。公司現(xiàn)有職工4870人。礦井為平峒開拓，井口選在紅山峪溝口，在東山村南部開鑿一對進(jìn)回風(fēng)井，利用距平峒口約1km的措施井紅山峪斜井作排矸斜井。該礦機(jī)械化采煤程度高，機(jī)采率為93%，采煤方法使用傾斜長壁和走向長

2、壁相結(jié)合的方式，實行采區(qū)前進(jìn)、工作面后退式開采，用全部垮落法管理頂板。王坪煤礦礦井水產(chǎn)生量正常為 m3/h，最大涌水量為 m3/h 排水高度為340米，礦井工業(yè)場地內(nèi)配套建有210萬t/a選煤廠，采用重介選煤方法，它是靠具有動力作用的自生介質(zhì)的選煤方法。二、 設(shè)備選擇計算與臺數(shù)的確定2.1、排水設(shè)備能力與臺數(shù)的確定A、主要排水設(shè)備必須有工作、備用和檢修水泵。其中各種水泵的能力，應(yīng)能在20小時內(nèi)排出24小時的正常涌水量；備用水泵的能力應(yīng)補小于工作水泵能力的70%，并且工作和備用水泵的總能力，應(yīng)能在20小時內(nèi)排出礦井24小時的最大涌水量；檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的25%。20 / 24B

3、、水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，可根據(jù)具體情況在水泵房內(nèi)預(yù)留安裝一定數(shù)量水泵的位置，或另增設(shè)水泵。C、排水管路能力應(yīng)和工作、備用水泵能力相適應(yīng)；配電設(shè)備能力應(yīng)與水泵總能力相適應(yīng)。D、箕斗井、罐籠井和膠帶輸送機(jī)提升井的井底水窩，其排水泵應(yīng)設(shè)置兩臺，一臺工作，一臺備用。2.2、設(shè)備的選擇與計算 1）、按正常涌水量確定排水設(shè)備所必須的排水能力 Q1=Qr/20=3800/20=190(m3/h)H1=K(Hh+5.5)=1.3(340+5.5)=(m)式中 Qr礦井正常涌水量，m3/h； K-揚程損失系數(shù)。對于豎井，K=1.1；對于斜井，K=1.201.35，傾角大時取小值，此處取1.3； Hh井筒深度，

4、m。根據(jù)計算結(jié)果初步選用200D-43×9的水泵，該泵的流量為190 346m3/h，揚程為407.7367.2米，轉(zhuǎn)速為1480r/min，效率為80%，配帶的電動機(jī)型號為JSQ1410-4，功率為440千瓦，電壓6KV，外形尺寸長×寬×高為3853×1350×1285（mm）。2）正常涌水量期間所需水泵的工作臺數(shù) nr= Q1/Q=190/200=0.95臺)式中 Q-一臺水泵的排水能力，m3/h。3）、最大涌水期間所需水泵臺數(shù)24Qdr/20×200=5400/4000=臺根據(jù)計算及設(shè)計規(guī)范要求，確定選用上述水泵3臺，其中一臺工

5、作，一臺備用，一臺檢修。4）、正常涌水量期間一晝夜內(nèi)水泵工作時間 Tr= Qr/ nr Q=3800/1×200=(h)式中 nr -正常涌水時的水泵工作臺數(shù)。5）、排水管直徑 按經(jīng)濟(jì)流速1.75m/s，由下列公式計算 dg= = =0.21(m)按標(biāo)準(zhǔn)管徑取dg=200mm式中：Vd=1.5202m/S見附表1常用管徑dg、流速Vd與流量Q關(guān)系6）、排水管中實際流速 Vd= = = =195m/S見附表2一定管路直徑之最大流量及流速限制表。由附表2可知排水管實際計算水流速度滿足規(guī)范要求。 7)、吸水管直徑 ds=dg+25=200+25=225（mm） 8) 吸水管流速 Vs= =

6、 = =1.24m/s吸水管流速一般取0.81.5m/s。上述計算值滿足一般設(shè)計規(guī)范要求。9）、計算管路實際所需揚程 管路進(jìn)水段有進(jìn)水短節(jié)一個、閘閥二個、三通一個、進(jìn)水底閥一個，其等值長度之和為56.76米； 管路出水段有逆止閥三個、彎頭四個、異徑管一個、三通一個，其等值長度之和為139.22米 進(jìn)水管揚程損失HsfHs=56.76×0.021=1.13(m) 排水管揚程損失為Haf=139.22×0.021=2.78（m）10）、水泵總揚程為 H=Hh+Hs+Haf+Hsf=340+5.5+2.78+1.13=350.54(m)根據(jù)計算揚程在選擇水泵時應(yīng)比計算值大5%8%

7、，即H=350.54×1.06=372(m)11）、計算排水管管壁厚度=Pdg/(2Rk-P)+a=4×20/(2×80-7)+0.2=0.72（cm）取8mm。式中：P管子內(nèi)部液體壓力kg/cm2，10m垂高等于一個大氣壓力。 RK許用應(yīng)力，對于鑄鐵管取200kg/cm,焊接鋼管取600kg/cm，無縫鋼管取800kg/cm。 a考慮管路的腐蝕及管路制造有誤差時的附加厚度，對鑄鐵管取0.70.9cm；鋼管取0.10.2cm。12） 管路材料規(guī)格及選擇A、管路規(guī)格管路規(guī)格見表7.B、管材選擇：（1） 排水管沿豎井敷設(shè)時，應(yīng)選用焊接管或無縫鋼管。沿進(jìn)閉井敷設(shè)的鋼管所

8、承受的2件承壓在40kg/cm2以內(nèi)時，一般采用焊接連接。（2） 排水管沿斜井敷設(shè)時，應(yīng)根據(jù)氣壓力大小選擇管材，一般情況，壓力小于10kg/cm2時，可用鑄鐵管；壓力大與kg/cm102時,應(yīng)選用焊接鋼管和無縫鋼管。巷道易底鼓時，不宜采用鑄鐵管。C、管路條數(shù)的確定及其敷設(shè)（1） 管路條數(shù)的確定主排水管路必須有工作和備用的水管，其中工作水管的能力應(yīng)能配合工作水管水泵在20hA，排出礦井24h的正常涌水量；工作和備用水管的總能力，應(yīng)能配合工作和備用水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。(2) 管路敷設(shè) 井筒內(nèi)的管子應(yīng)安設(shè)在管子間內(nèi)，并需按其法蘭的最大外徑，考慮有足夠的安裝及檢修位置。法蘭盤規(guī)格

9、滿足管路連接用法蘭盤的技術(shù)規(guī)范要求。 排水管長度在200M以內(nèi)時，應(yīng)設(shè)有金屬彎管支柱，用以承擔(dān)管重及水柱重。金屬彎管支座須固定于專設(shè)的鋼梁上，為避免管路總想彎曲，需設(shè)有導(dǎo)向夾子。 排水管長度在200M以上時，每隔150M200M需裝置伸縮接頭，以及承載徑管重的支撐直管同樣需用專設(shè)的鋼梁來固定，最上面的伸縮接頭及支撐直管，應(yīng)設(shè)于井口50M處。 目前，有些礦區(qū)鑒于礦井內(nèi)溫差不大，已不再設(shè)置伸縮頭，生產(chǎn)種尚未發(fā)現(xiàn)問題。 該礦井伸水管路設(shè)置峪進(jìn)風(fēng)巷中，且冬季采用熱風(fēng)爐為進(jìn)風(fēng)巷中提供暖風(fēng)，一方面防止排水管路凍結(jié)，一方面保證進(jìn)風(fēng)巷中的溫度變化不大，所以，此次設(shè)計的管路不設(shè)置伸縮頭。 （3）在傾斜巷道中，水

10、管直徑大于200MM時，可安設(shè)在底板上的專用木座或混凝土墩上，水管的下部裝設(shè)支撐彎道，每隔75100M安設(shè)一個承擔(dān)該段管一定重量（包括承重）的帶拉桿的管夾子。管徑小于200MM如需架設(shè)在巷道壁上時，需固定在專設(shè)的管子支架上。如設(shè)在人行道上側(cè)時，管中心距巷道底板的高度應(yīng)不小于1800MM。支架間距按設(shè)計規(guī)范執(zhí)行。 平巷中供水管用鐵絲綁吊時，固定間距一般為46M。 （4）每條供水管應(yīng)設(shè)防水閘閥，一便在檢修可能將排水管中的水放入水倉中。 （5）底閥應(yīng)設(shè)置在吸水最底水面500MM以下，其底面應(yīng)高出吸水井井底800MM。D管路的膨脹計算管路伸長量L=aLt =0.012×350×15

11、 =63(mm)式中：L管段長度，m； A管線膨脹系數(shù)。銅取0.012；鑄鐵取0.009； t水與井筒中空氣的最大溫度差，度。一般礦井水溫為16.50190。13）、選擇水泵選擇水泵的揚程應(yīng)比計算值大5%8%，這是考慮水泵經(jīng)過磨損使揚程降低、管壁積垢、阻力增加時所需的余量揚程。新泵的工作工況點最好在水泵最高效率點的右側(cè)。工況點效率不應(yīng)低于最高效率的0.85倍。水泵工況的確定：A、 求水泵級數(shù)na=7.2式中 He-所選水泵一級的額定揚程，m。選用9級B、確定水泵工況點管路阻力 R=0.000038式中Ht-吸水面至排水口幾何高差。 Ht= Hh+Hs+Haf+Hsf+Hg式中na-水泵級數(shù)按H

12、=38.4+在水泵特性曲線圖上繪出管路特性曲線，如下圖。兩條曲線交點M為水泵的工況點。該點對應(yīng)的QI、HI、和I即為水泵工作時的流量、揚程和效率，有QI= HI= I= 。11）、水泵的軸功率N= = =334(KW)式中r0礦井水的比重，一般取1050kg/m3。12） 、電動機(jī)容量 NC=K=1.15×=396（KW）式中C傳動效率對直聯(lián)取1，聯(lián)軸節(jié)取0.950.98； K富裕各數(shù) 當(dāng)Q20m3/h K=1.5; Q=2580m3/h K=1.31.2; Q=80300m3/h K=1.21.15 Q300m3/h K=1.1。根據(jù)計算結(jié)果選用JR148-電動機(jī)，容量為440KW

13、，電壓6000V，電流51A，轉(zhuǎn)速1485轉(zhuǎn)/分，效率92%，轉(zhuǎn)子電壓564V，轉(zhuǎn)子電流471A。×寬×高為2205×870×1270（mm）13） 、年耗電量E= = = =2.86×106(KWh/年)式中：d電動機(jī)效率。對于大電動機(jī)取0.90.94； 小電動機(jī)取0.820.9，此處電動機(jī)功率為0.92； X電網(wǎng)效率，取0.95； t平均每天運轉(zhuǎn)小時數(shù)。14）、噸煤電耗 ET= = =1.59(KWh/t)式中：A年產(chǎn)量，噸/年。此處取礦井設(shè)計年產(chǎn)量為180萬噸。3、 主水泵房布置及安裝尺寸1、一般規(guī)定1）主水泵房一般設(shè)備井筒附近，要求通風(fēng)

14、良好，便于搬運設(shè)備。2）在一般情況下，主水泵房和井下中央變電所連接在一起，并設(shè)防爆門分割。當(dāng)井下由于擴(kuò)大開采和延深，使涌水量有所增加的可能時，應(yīng)考慮泵房長度有增設(shè)水泵的余地。此時在井筒斷面大小上，也要預(yù)留有相應(yīng)增設(shè)管路的安裝位置。3）每臺水泵排水量小于100m3/h時，兩臺水泵的吸水管可共用一個吸水井，但其濾水器邊緣的距離，不得小于吸水管直徑的兩倍；100m3/h及以上的排水量則應(yīng)有獨自的吸水井。4）水泵電動機(jī)容量大于100kw時，主排水泵房應(yīng)設(shè)起重梁，并敷設(shè)軌道與車廠巷道相通，在井口處留有轉(zhuǎn)車空隙。5）為保證雨季或發(fā)生透水災(zāi)變的安全，泵房必須設(shè)置防水閘門，在閘門關(guān)閉時，泵房還必須留有形成獨立

15、通風(fēng)的巷道。2、主水泵房布置水泵應(yīng)順著泵房的長度軸向排列。泵房輪廓尺寸應(yīng)根據(jù)安裝設(shè)備的最大外形尺寸，通道寬度和安裝檢修條件等確定。1) 水泵房的長度L=NLi+A(n+1) =3×3.938+2(3+1) =19.8(m)式中：n水泵臺數(shù)，臺； Li水泵機(jī)組（包括電動機(jī)）的總長度，m； A水泵機(jī)組的凈空距離，m，一般為1.52.0m。2） 水泵房的寬度 B=b1+b2+b3=0.92+1.8+1.0=3.72(m)式中：b1水泵基礎(chǔ)寬度，m，水泵選定后，經(jīng)查200D-43×8水泵的安裝尺寸表，200D-43×8的地腳安裝尺寸寬度值為520mm，按照基礎(chǔ)設(shè)計的一般要

16、求，基礎(chǔ)寬度尺寸應(yīng)比水泵底座最大外形尺寸每邊約大200mm，所以，在此泵的基礎(chǔ)寬值取為520+400=920mm； b2水泵基礎(chǔ)到有軌道一側(cè)墻壁的距離，已通過泵房內(nèi)最大設(shè)備為原則，一般為1.52.0m，此處取1.8m； b3水泵基礎(chǔ)到吸水井一側(cè)墻壁的距離，一般為0.81.0m,此處取其大值1.0m。3） 水泵房的高度水泵房的高度應(yīng)滿足檢修時起重的要求，一般為3.04.5m若根據(jù)水泵工件輪直徑DI確定；DI3500mm時取4.5m；DI350mm時取3m，此處泵房高度設(shè)計取4.5m。4）水泵基礎(chǔ)的近似計算水泵基礎(chǔ)的長和寬應(yīng)比誰泵底座最大外形尺寸每邊大約200mm。大型水泵基礎(chǔ)應(yīng)高于泵房地面150

17、300mm；小型水泵可以固定于巖石上。臨時性小型水泵可不設(shè)基礎(chǔ)。基礎(chǔ)的容積：V= = =3.8(m3)式中：PB垂直往上的作用力 PB=（1.01.5）G，kg； 水平力 PB=（1.01.25）G，kg； G水泵與電動機(jī)的重量，kg； V基礎(chǔ)容積的比重，V=2000kg/m3基礎(chǔ)硬度： h=-(0.150.30) =-0.30 =2.1(m)砌筑材料條用牌號為325-425號水泥以及純凈的礫石和沙子，組成為1:2:4的比例。4、 防水門的確定 防水門設(shè)置兩通，防水門規(guī)格尺寸為2700×2400（），壓力10/2，重量6800.防水門能在發(fā)生突然涌水時迅速地關(guān)閉，通過防水門段的鋼軌為

18、活動接頭，平時不鋪設(shè)鋼軌，只有在進(jìn)行設(shè)備檢修運輸時臨時鋪設(shè)。5、 泵房布置方式 此處泵房布置采取壓入式布置方式，泵房底板標(biāo)高低于大巷標(biāo)高，此種布置方式電耗小，自動控制簡單，設(shè)有氣蝕現(xiàn)象，無底閥，吸水阻力損失小。但通風(fēng)條件較一般泵房差，碉室開拓費用較高，但長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效果好。6、 泵房長度的確定 在內(nèi)容之中，泵房長度的計算僅是考慮放置三臺泵時泵房長度，而在實際操作中尚需考慮檢修時的長度，因此考慮在泵與泵之間通有4m的檢修空間，應(yīng)泵房與水平變電所較遠(yuǎn)，為便于操控水泵，高壓開關(guān)及高壓啟動盤也布置于泵房內(nèi)，按規(guī)范要求，高壓啟動盤距泵房墻壁0.8m泵房設(shè)計長度為30.8m. 七、水倉的布置 此次設(shè)計，設(shè)置

19、有800m3和600m3的兩個安全水倉，在水倉入口處設(shè)有沉淀池和隔離柵欄，目的是減少水倉內(nèi)淤積污泥和流進(jìn)異物，而被泵吸入，影響水泵的安全運行。水倉每年定期進(jìn)行清理污泥。常用管徑、流速與流量關(guān)系見表1表1常用管徑Dg/流速Vd與流量Q關(guān)系流速Vd(m/s)管徑Dg(mm)751001251502002252503001.5流量Q(m3/h)244367951702162653831.7528507811019825231044623257891282272883645102.2356398140249317390562一定管徑直徑之最大流量及流速限制見表2表2管路直徑（mm）最大流量（1/s）最

20、大流速（m/s）管路直徑（mm）最大流量（1/s）最大流速（m/s）2512.04125302.44382.52.21150432.45504.172.12175602.49656.672.0120083.32.6975102.26250133.32.7210018.42.333001922.71表3管件等值長度管件名稱管件內(nèi)徑（mm）75100125150200250300350400450500關(guān)鍵的等值長度（m）帶濾網(wǎng)的底閥1518232734394145505253閘閥0.450.660.871.311.642.22.783.444.675.34逆止閥（開啟400）2531363941

21、45505458逆止閥（開啟500）2021242936394145505458彎頭0.450.660.891.311.642.22.783.444.675.34異徑管1.792.633.554.526.588.811.113.61618.721.4合流三通5.387.8910.6513.7326.4133.340.7485664.1單流三通3.595.267.19.0413.1617.6122.227.13237.342分流三通2.693.955.336.789.8313.216.720.4242832直流三通1.792.633.554.526.588.811.113.61618.7表4水和

22、管壁摩擦的阻力系數(shù)值管路直徑(mm)50751001251501752002250.04550.04180.0380.03520.03320.03160.03040.0293管路直徑（mm）2502753003253504004505000.02840.02760.0270.02630.02580.0250.02410.0234表5 100m長度的直管摩擦損失估算表 單位：mm管徑流量（l/s）1246810此表磨損值以新鋼管為標(biāo)準(zhǔn)，舊管加倍。2532.7130383.514551520500.83.113292530650.83.113204050750.41.63035.99.621.66

23、0701000.40.81.32.16.88.61319.480901250.230.40.631.32.74.15.910.71001101500.160.260.581.11.62.34.26.49.41201301750.110.270.50.741.051.92.94.35.87.79.61401602000.130.30.370.520.951.52.12.93.74.76.17.28.51802002500.10.130.180.30.480.680.931.21.51.92.32.83.33.74.96.33000.070.120.190.270.370.490.610.760.

24、91.11.31.522.43表6按海拔而定的大氣壓力海拔高度（m）大氣壓力（mH2O）-600010020030040050060070011.310.310.210.1109.89.79.69.5海拔高度（m）大氣壓力（mH2O）8009001000150020003000400050009.49.39.28.68.47.36.35.5表7無縫鋼管（YB23164）外徑（mm）壁厚（mm）2.52.833.544.555.56789101112141618鋼管理論重量（kg/m）321.762.022.152.462.763.053.333.63.854.32382.192.432.952

25、.983.353.724.074.45.345.74422.442.72.893.353.754.164.5655.336.04452.622.913.113.584.044.494.935.45.776056502.933.253.484.014.545.055.5566.517.42543.774.364.935.496.046.67.18.115744.625.235.836.4177.558.63604.224.882.526.166.787.47.999.1563.54.485.185.876.557.217.98.519.75684.965.576.317.057.778.59.1

26、710.5705.185.746.517.278.018.89.4710.9735.466.817.68.389.29.9111.4766.267.17.938.759.510.411.9836.867.798.719.621111.413.1897.388.389.3810.361112.314.2957.98.8910.0411.11213.215.21028.59.6710.8211.961314.216.410810.311.4912.71415.117.411410.912.1513.44151618.512111.512.9314.3161719.712712.113.5915.041617.920.713312.714.2615.781718.821.814015.0416.651819.82314615.717.391920.724外徑（mm）壁厚（mm）2.52.833.544.555.56789