1、目 錄 摘要 第一章緒論及設計原始資料與任務第二章離心泵結構和特點概述.離心泵的分類.第三章排水設備選型計算3.1確定排水系統.3.1.1預選的泵的型號和臺數.3.1.2確定水泵的臺數和級數.3.2管路及管路布置.3.2.1管路系統.3.2.2計算管路特性.3.2.3校驗計算.第四章確定水倉、水泵房尺寸及其附屬設備確定水倉尺寸 .計算主泵房主要尺寸.第五章 其余方案的選型計算及方案比較5.1確定水泵臺數.5.2管路及管路布置5.3計算耗電量.致謝參考文獻摘要本設計主要內容是礦山排水設備的選型設計及壓水室形狀對水泵性能的影響。在此課題的設計過程中， 主要運用分析、比較等方法，根4.2泵房分配井閘

2、直徑的確定4.3水泵基礎尺寸的確定2.12.2離心泵的工作原理、分類、型號及結構2.3離心泵的氣蝕2.44.14.4據礦井安全生產的政策、法規，應用歷史設計經驗，結合煤炭行業發展現狀， 以安全可靠為根本，以投入少、運行費用低為原則的設計指導思想來進行綜合設計的。本課題來源與工程實際，因此在設計的過程中，通過多種渠道掌握給排水行業最新信息，初步選擇排水 方案并對設備選型，進行相關計算，確定設備工況，然后通過校驗水泵的吸水高度、排水時間，以及對各方 案水泵裝置效率的比較，排除不合理的方案，最后再對方案進行經濟核算以確定方案的合理性。關鍵詞：排水系統水泵選型工況點第一章緒論及設計原始資料與任務1 1

3、緒論在礦井建設和生產過程中，涌入礦井的水流稱為礦水。礦井水的來源分為地面水和地下水，地面水是江、河、湖、溪、池塘的存水及雨水、融雪和山洪等。礦水可以用單位時間涌入礦井內的體積來度量，稱為絕對涌水量。一般用“q q ”表示，其單位為 mVhmVh。涌水量的大小與該礦區的地理位置、地形、水文地質及氣候等條件有關；同一礦井在一年四季中涌水量也是 不同的，如春季融雪或雨季里涌水量大些，其他季節則變化不大，因此前者稱最大涌水量，而后者稱為正常 涌水量。排水設備主要包括：水泵、配套電機、管路、泵房、管子道、水倉及電控設備等。排水設備的選擇要以選岀的排水設備在整個礦井服務期限中都可以按有關規定的要求排除礦井

4、涌水為 原則。排水系統的選擇、設備的選型，以選岀的整個系統在整個礦井服務期限內均能按有關規定的要求排除 礦井涌水為原則，盡可能做到安全可靠，投資少，運行費用低，自動化程度高，維護方便。為了改善煤礦生產條件，提高設備運行的安全性、穩定性，設計過程中還要注重科技發展新成果的合理 應用。2 2設計的原始資料井口標高為+141+141 米，水平標高為-80-80 米正常涌水量qz720m/h，最大涌水量qmaxSOm/h正常涌水期按 305305 天，最大涌水期 6060 天；礦水中性，礦水密度1020kg/m31020kg/m3 ；服務年限 3030 年；礦年產量 600600 萬噸。第二章離心泵結

5、構和特點2.12.1 概述泵是輸送液體并提高液體壓力的機器，泵分為化工用泵、水泵。其主要差異是水泵特殊材料和適用對象 不同而設計不同，防止腐蝕和適應化工工藝，包括結構、軸封、材料及檢修難度等。工業用泵的要求1 1、適應化工工藝要求運行可靠。2 2、 耐腐蝕，耐磨損。3 3、 滿足無泄漏要求。4 4、耐咼溫或耐低溫并能有效連續工作。2.22.2 離心泵的工作原理、分類、型號及結構1 1、離心泵的裝置為了使離心泵能正常工作，離心泵必須配備一定的管路和管件，這種配備有一定管路系統的離心泵稱 為離心泵裝置。離心泵的一般裝置示意圖，主要有底閥、吸入管路、岀口閥、岀口管線等。圖 2-12-1 離心泵裝置示

6、意圖2 2、離心泵的工作原理(5)(5)3 3.設計任務確定合理的排水系統并選擇排水設備。離心泵在工作時，依靠高速旋轉的葉輪，液體在慣性離心力作用下獲得了能量以提高了壓強。離心泵在 工作前，泵體和進口管線必須罐滿液體介質，防止氣蝕現象發生。當葉輪快速轉動時，葉片促使介質很快旋 轉，旋轉著的介質在離心力的作用下從葉輪中飛岀，泵內的水被拋岀后，葉輪的中心部分形成真空區域。一 面不斷地吸入液體，一面又不斷地給予吸入的液體一定的能量，將液體排岀。離心泵便如此連續不斷地工作。2.32.3 離心泵的氣蝕所謂的氣蝕是指：離心泵啟動時，若泵內存在空氣，由于空氣的密度很低，旋轉后產生的離心力很小, 因而葉輪中心

7、區所形成的低壓不足以將液位低于泵進口的液體吸入泵內，不能輸送流體的現象。離心泵啟動 前一定要向泵殼內充滿液體以后，方可啟動，否則將造成泵體發熱，震動，岀液量減少，對水泵造成損壞造 成設備事故（簡稱“氣蝕”）！ 2.42.4 離心泵的分類離心泵的種類很多，分類方法常見的有以下幾種方式:1.1.單級雙吸離心泵揚程范圍為 1010140m140m，流量范圍是 909028600m328600m3 / h h。按軸的安裝位置不同，分臥式和立式兩種結構。 臥式 S S 型單級雙吸離心泵相當于兩個B B 型泵葉輪組合而成，液體從葉輪左、右兩側進入葉輪，流量大。轉子為兩端支承，泵殼為水平副分的蝸殼形。兩個呈

8、半螺旋形的吸液室與泵殼一起為中開式結構，共用一根吸液 管，吸、排液管均布在下半個泵殼的兩側，檢查泵時，不必拆動與泵相連接的管路。由于泵殼和吸液室均為 蝸殼形，為了在灌泵時能將泵內氣體排岀，在泵殼和吸液室的最高點處分別開有螺孔，灌泵完畢用螺栓封住。泵的軸封裝置多采用填料密封，填料函中設置水封圈，用細管將壓液室內的液體引入其中以冷卻并潤滑填料。軸向力自身平衡，不必設置軸向力平衡裝置。在相同流量下雙吸泵比單吸泵的抗汽蝕性能要好。2.2.按葉輪數目分單級離心泵 泵中只有一個葉輪，單級離心泵是一種應用廣泛的泵。由于液體在泵內只有一次增能，所 以揚程較低。如圖 1 12 2 所示為單級單吸離心泵。多級離心

9、泵具有兩個或兩個以上葉輪的離心泵稱為多級離心泵。級數越多壓力越高。3.3.按離心泵揚程分 低壓泵：揚程 W 20m20m ;中壓泵：揚程20-100m20-100m ；高壓泵：揚程100m100m。4.4.按泵的用途和輸送液體性質分清水泵；泥漿泵；酸泵；堿泵；油泵；低溫泵；高溫泵；屏蔽泵等。將液體排岀。13803.0744第三章排水設備選型計算3.13.1 確定排水系統在井底車場設置水泵房，管路通過副井敷設。有兩種可供選擇的排水系統，一種是直接排水一種是分段排水，在相同的條件下，直接排水的水平和泵房數量少，系統簡單可靠，基建投資和運行費用少，維護工作量要減少一半以上，需要的人員也少，因此確定采

10、用直接排水系統。3.1.13.1.1 預選的泵的型號和臺數1 1、工作水泵必須的排水能力根據煤礦安全規程規定：工作水泵的能力應能在 水量。2 2、水泵必須的揚程3 3、根據楊程涌水量選擇水泵型號根據計算的QB.HB從水泵技術規格表中選取水泵型號。查表可知 D450D450 6060 和 DS450-100DS450-100 型水泵可滿足要求D450D4506060、DS450-100DS450-100 型水泵其技術參數如下表3-1:3-1:表3-1 D450-60、DS450-100型水泵技術參數D450-60DS450-100經比較，D450-60D450-60 的效率比 DS450-100

11、DS450-100 的效率高，故優選 D450-60D450-60 性泵。3.1.23.1.2 確定水泵的臺數和級數1 1、水泵的臺數2020 小時內排岀礦井 2424 小時的正常涌即:又:QB穿1.2qZ 1.2 720 864（心）工作水泵和備用水泵的排水能力，能在2020 小時內排岀礦井 2424 小時的最大涌水量。即:QBMax竺201.29maX 1.2 720 864（m3/h）式中qz礦井正常涌水量（m3佝式中He測地高度（m）正常涌水時所需臺數:QBn1一型1.92 2450備用臺數：n20.7ni0.7 21.4 213803.07435=140mm。查北京水泵廠D450-6

12、0安裝使用說明書泵外形安裝尺寸表底座長基礎長：L=541+144+1260+970+70+20 2=3385(mm)基礎寬：B=890+20(X 2+35X4 X2=1570(mm)基礎的高度：基礎深度h h 一般大于螺栓埋設深度Lz920mm200300mm200300mm，螺栓埋設深度h爪式螺栓：ho15d15 35525(mm)4.44.4 計算主泵房主要尺寸1 1、水泵房長度 L L2 2、水泵房寬度 B B圖4-2泵房斷面圖標準泵房尺寸:B=4.2(m)式中：H=4.1mT=350mm3 3、水泵房的高度 h h水泵房高度應滿足檢修時起重的要求，根據具體情況確定，根據房實際需求取泵房

13、的高度5.5m5.5m。泵房布置圖如圖4-34-3 所示。圖4-3五臺D450-60 X 4主水泵房布置圖第五章其余方案的選型計算及方案比較5.15.1 確定水泵臺數1 1、工作水泵必須的排水能力根據煤礦安全規程規定：工作水泵的能力應能在 水量。2020 小時內排岀礦井 2424 小時的正常涌QB24qz1.2qz1.2 720864( m/h)20又：工作水泵和備用水泵的排水能力，能在即:2020 小時內排岀礦井 2424 小時的最大涌水量。即：QBMax第1.29max1.2 720 864(m7h)式中qz礦井正常涌水量（m3/h）2 2、水泵必須的揚程式中He測地高度（m）3 3、根據

14、楊程涌水量選擇水泵型號根據計算的QB.HB從水泵技術規格表中選取水泵型號。查表可知型水泵可滿足要求型號水泵能滿足要求。其技術數據如下表5-15-1 :表5-1 200D43 200D65和200DM43技術參數型號200D43200D65200DM43效率80%68%80%額定流量（m3/h）288280288經比較， 200D65200D65 的效率低不選用， 又因為 200DM43200DM43 耐磨。 所以， 優先選用 200DM43200DM43 較好。200DM200DM 配電機型號 JS138-4JS138-4 （300kw300kw）（6kw6kw）. .正常涌水期所需臺數備用臺

15、數檢查水泵臺數共計七臺水泵：三臺水泵、三臺備用、一臺檢修。水泵級數即預選 200DM43200DM43X6 型水泵七臺驗算泵的穩定性自特性查的 Q=0Q=0 時，H051m，則總揚程為 5151 X 6=3066=306 （ m m）0.9HO0.9 306275.4(m) Hc225(m)故滿足穩定性條件0-9H Hc的要求按（煤礦安全規程）根據各涌水期投入工作的水泵臺數，可選用三趟管路。正常涌水期 三臺泵工作，用二趟管子排水；最大涌水期六臺泵工作，可啟用備用管路，即每兩臺水泵一趟管路，三趟管路同時工作。1 1、計算管徑及選擇管材經濟流速VP1.52.2m/s,取 VP1.8ms則排水管內徑

16、查表可知DP351mm的無縫鋼管可滿足要求，取壁厚 5 =8mm=8mm 試算dp351 8 2335(mm).24qz5.25.2管路及管路布置吸水管的內徑（m m ）； 排水管的內徑（m m ）； 吸水管中沿程阻力損失系數;排水管中沿程阻力損失系數。附表（1）局部阻力損失系數局部阻力損失系數，附表（1 1）排水管名稱數量系數90o彎頭50.294 X=1.4730o彎頭20.10 2=0.20三通90.7 8+1.5=7.1閘閥20.26 2=0.52止回閥11.7所需壁厚:與所取 5式中：0.5dpdZ 0.4OMHP1)0.15Yz1.3 0.011Hp80 0.4 0.011 220

17、八0.533.5(-1)0.15 80 1.3 0.011 2200.59(em)由于礦井不深，采用（YB231-70）351X8的無縫鋼管作排水管，吸水管選用377377 無縫鋼管。2 2、管路系統排水管路系統圖如 5-15-1 圖所示：圖5-1 200DM43 X 6管路系統圖正常涌水期三臺泵工作，用二趟管子排水；最大涌水期六臺泵工作，可啟用備用管路，即 每兩臺水泵一趟管路，三趟管路同時工作。3 3、估算管路長度排水管長度IpHe(40 50) 225(40 50)265 275( m)取Ip275m,吸水管長度|x8m.4 4、計算管路特性（1 1）計算沿程阻力損失0.021吸水管:dx

18、0.3罟0.0285排水管:0.021躊0-0291式中：dxdp擴大管10.511.49附表（2）局部阻力損失系數吸水管名稱數量系數濾水網1290o彎頭10.294收縮管10.12.394（2 2）計算管理阻力系數式中|x 吸水管長度（m m）;lp 排水管長度（m m）；P 排水管上局部阻力系數之和;g g重力加速度，g=9.807g=9.807（m/s2）1030507090110160180H(m)225.04225.39226.08227.11228.49230.22236.00238.9737.5037.5537.6837.8538.0838.3739.3439.825-15-1（

19、3 3 ）管路特性方程式根據（煤礦設計規范）規定：確定水泵揚程時，應考慮排水管淤積而增加的阻力，將計算 的管路損失乘以 1.71.7 系數. .參照水泵的流量范圍，選取八個流量值分別算岀排水所需揚程和六分之一揚程如下表表5-1流量值和排水所需揚程5 5、確定工況一臺泵工作時的工況如圖5-25-2，點為K工況點，工況參數為:圖5-2一臺泵工作工況圖7 7、驗算排水時間正常涌水期每天必需的排水時間為：最大涌水期每天必需的排水時間為：無論正常涌水期和最大涌水期每晝夜的時間均不超過 5.35.3 計算耗電量1 1、每年耗電量式中 1.051.05- -照明等輔助用電系數d-電機效率w - -電網效率n

20、z- -正常水泵臺數rz- -正常涌水時期泵工作晝夜數（d d）nmax- -最大涌水時期工作水泵臺數6 6、 計算允許吸上高度HxHs(10Pa(0.244.8 (1094.68(m)3)9.8 1039.8 104-3) (0.243109.8 100.235 104)式中Hx實際條件下預計的允許吸水高度（lxx-dx5HsPa預計工況時的允許吸上真空度（ 泵房大氣壓，查表；1(g8亍(0.02855 cg4g0.3610.36182.39451(0.086)m m);m m);礦水溫度下的飽和蒸汽壓（PaPa）查表;Tz- -正常涌水時期泵每晝夜工作小時數(h/d)2020 小時，符合煤礦安全規程要求。rmax- -最大涌水時期泵工作晝夜數（d d）Tmax - -最大涌水時期泵每晝夜工作小時數（h d）3排1m水的電耗2 2、 噸煤排水電耗式中 A-A-礦井年產量（t t）E-E-每年總耗電量（kwkw3 3、 噸水