毕业设计论文煤矿主排水设备选型与安装设计完整图纸.docx

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毕业设计论文煤矿主排水设备选型与安装设计完整图纸

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第一部分主排水设备选型设计

一、概述2

二、设计依据2

三、初选水泵3

四、管路系统的选择4

五、管路特性的计算6

六、检验计算9

七、计算允许吸水高度10

八、电动机功率计算10

九、电耗计算10

一十、参考资料12

一十一、设计图纸12

第二部分主排水设备安装组织设计

一、概述13

二、工程量及主要技术参数13

三、施工前准备13

四、施工程序14

五、施工方法15

六、安装技术要求，试动转16

七、试运转17

八、劳动力二期安排18

九、安全注意事项及工作制度19

十、施工机具、材料一览表20

第一部分主排设备选型设计

一、概述

此煤矿位于山东省枣庄市东北部，距枣庄市12km，属枣庄煤田精查堪探区一部分，控明储量为3630万吨。

井田内河流稀少，水分不发达，年平均降雨量为701.1mm，该矿区采立井，单水平开采，副井升降人员，兼进风，敷设主排水管路，主井提煤兼回风。

主排水采用中央集中式排水，在井底水平设中央水泵房及水仓，集中排水。

二、设计依据

1、井底车场水平标高：

-250m

2、井口地平标高：

+42m

3、矿井正常涌水量：

340m3/h

最大涌水量：

410m3/h

4、排水管敷设倾角：

９０°

5、矿水容量：

11760N/m3PH

6、矿井年产量：

30万吨

7、年正常涌水天数：

300d

最大涌水天数：

65d

8、矿井沼气等级：

低沼气矿井

9、矿井供电电压：

10kv

三、预选水泵：

1、水泵必须具备的总排水能力：

正常涌水时：

QB≥1.2Qr=1.2×340=408m3/h

最大涌水时：

QB≥1.2Qr=1.2×410=492m3/h

2、水泵杨程的估算：

HB=（HP＋HX）÷ηg=（250+42+5.0）÷0.9=331m

式中：

HP：

排水高度m

HX：

吸水高度，取5.0m

ηg：

管路效率，ηg取0.9

3、初选水泵型号及台数的确定:

根据计算的QB、QBM,从水泵产品目录选效率较高的MD450-60型矿用排水泵，该泵的额定流量QH=450m3/h，额定杨程HK=60m（单级），最高效率ηg=0.8,对应的允许吸引真空高度[HS]=6m。

正常涌水时水泵工作合数：

n1=QB/QH=408/450=0.9取n1=1台

水泵的级数：

ⅰ=HB/HK=331÷60=5.5取=6级

备用水泵台数：

n2=0.7n1=0.7×1=0.7取n2=1台

最大涌水时水泵工作的台数：

n4=QBm/QH=492÷450=1.1取：

n4=2台

n1＋n2=1＋1=2所以n1＋n2≥n4

检修水泵台数：

n3=0.25n1=0.25×1=0.25取n3=1台

水泵总台数：

n=n1＋n2＋n3

=1+1+1

=3台

四、管路主流的选择：

1、管路趟数，根据设计原则，设置两趟管路，一趟工作

一趟备用。

在泵房内的布置见附图。

2、管材的选择：

根据竖井排水要求，确定选用无缝钢管。

3、路径的计算：

（1）排水管内径：

dp=√4QH/3600πVP=0.0188√QH/VP=0.0188√450/（1.5～2.2）

　　　　　　　　=0.269～0.326m

查《实用五金手册》，选标准无缝钢管，外径为325mm，壁厚为9mm，内径为307mm。

（2）验算壁厚：

δ≥0.5dp（√（σz＋0.4P）／（σz－1.3P）－１）+C

　＝0.5×30.7（√（80＋0.4×0.011×331）/（0－1.3×0.011×331）－１）＋０.2

＝0.859cm＝8.59mm

所以所选钢管壁厚合格。

其中：

dp：

所选标准管径cm

σz:

许用应力Mpa

P：

管内水压P=0.011HB

C：

管子附加厚度：

C取0.2cm

（3）吸水管内径：

dx=dp+0.025=0.296~0.326+0.025

=0.294~0351m

选用标准无缝钢管，管外径为426m，内径410mm，壁厚：

8mm

验算流速：

VX=QH/3600×（π÷4）d2x=450÷（3600×π÷4×0.4102）

=0.95m/s

五、管路特性计算：

（1）管路布置：

详见付图

（2）估算管路长度：

排水管长度可估算为

Lp=（Hp-7.5）+L1+L2+L3

=30+28+10+（297-7.5）

=360m

其中：

L1=30mL2=28mL3=10m

吸水管长度可估算为LX=7m

（3）阻力系数Rt计算

计算沿程阻力系数八X、八P，首先计算排水管内流速：

VP=QH/900πdp2=450/900π×0.3072

=1.7m/s＞1.2m/s

由舍谁列夫公试得：

λx=0.021÷dX0.3=0.021÷（0.307）0.3=0.025

λ=0.021÷dP0.3=0.021÷（0.410）0.3=0.027

局部阻力系数，对于吸排水管路附件其阻力系数分数列于表中，如示：

吸水管附件名称

数量

系数值

底阀

１

３

９０°弯头

１

０．４５

异径管

１

１

排水管附件名称

数量

系数值

闸阀

２

０．０７×２＝０.１４

止回阀

１

３．５

三通

２

１．５×２＝3.0

９０°湾头

４

0.42×4＝1.68

１２０°湾头

１

0.47

Σξp＝８.79

管路阻力系数Rt：

Rt＝８／π2g[λX×Ln／dx5+λp×Lp／dp5+Σξx／dx4+（Σξp+１）／dp4]

＝8/π2×9.8［0.025×7/０.4105+0.027×360/0.3075+4.45/0.410+（8.79+1）/0.3075］

＝0.53×10-4h2/m5

（４）管路特性方程

新管：

H1=Ｈg+RQ2=297.5+0.53×10-4Q2

旧管：

H2=Ｈg+1.7RQ2=297.5+1.7×0.53×10-4Q2

根据新、旧管路特性方程，取不同Q值求得相交的损失，列与下表：

Ｑ／m3h-1

0

100

200

300

400

500

H1／m

297.5

298.03

299.62

302.27

305.98

310.75

H2／m

297.5

298.4

301.1

305.6

311.9

320.02

绘制出管路特性曲线如下图，新、旧管路特性曲线与扬程特性区线的交点，分别为M1、M2，即新旧管路的工况点，由图可知，各工况点参数分别为：

Ｍ1QM1=510m3/hHM1=319m

NＭ1=100KWηM1=79%

ＨＳＭ1=５.4Ｍ

Ｍ2QM2=480m3/hHM2=332m

NＭ2=98KWηM2=80%

ＨＳＭ2=５.6m

六、检验计算：

1、由旧管路工况点验算排水时间，正常涌水时，工作水泵的排水能力为：

Ｔ2＝２４Ｑr/nQh＝24×340/1×450＝18h＜20h

最大涌水时，工作水泵和备用水泵同时工作时排水能力为：

Ｔ2m＝２４Ｑrm/nQH＝24×410/2×450＝10.9h＜20h

2、经济性校核

ηm1＝79%＞0.85ηmax＝0.85×0.8＝0.68

ηm2＝80%＞0.85ηmax＝0.68

3、稳定性校核：

Ｈg＝297.5mHO＝70m

0.9jho＝0.9×6×70＝378m

故：

Hg＜０.9iHO

七、计算允许吸水高度：

查ＭＤ450—60水泵性能曲线，工业利用区内最大流量时的［ＨＳ］＝5.5m,故：

［Ｈx］＝［Hs］－Vx2/2g－hwx其中hwx为吸水管阴力损失。

Hwx＝（λxlx/dx+ξ号x）Ｖx2/2g

＝（0.025×7/0.41＋3＋0.45＋1）×0.952/2×9.8

＝0.223m

所以［Ｈx］＝5.5－Vx2/2g－hwx

＝5.5－0.952/2×9.8－0.223

＝5.5m

八、电动机功率计算：

Ｎ＝KdNＡM1/ηC＝Ｋd×PQM1ＨM1/1000×3600×0.78×0.98

＝668.2KW

查ＭＤ450－60×6性能规格表，所配电动机功率为710KW，故满足要求。

其中，kd：

电动机容是富余系数，取1.1

r：

矿井水容重，11760N/m3

η：

传动效率，取0.98

九、电耗计算：

1、年耗电量

Ｅ＝rQMHM1（n1Ｔn2n＋n3Ｔm2m）／1000×3600×ηm1ηlηdηw＝11760×510×319×（1×17.7×300＋2×10.6×65）

÷（1000×3600×0.78×0.98×0.94×0.95）

＝4.56×106KW·h/a

其中：

Ｔn为正常涌水时，一昼夜排水时间。

Tn＝24Qr/n1QM1＝24×340／1×460＝17.7＜20h

Tm为最大涌水时，一昼夜排水时间

Tm＝24Qrm/nsQM1＝24×410/2×460＝10.7h＜20h

ηd电动机效率，取：

0.98

ηw电网效率，取0.95

2、吨煤排水电耗：

初期：

et＝E/A＝4.65×106÷（30×104）

＝15.2KW·h/t

3、吨水百米电耗：

Et100＝1/3.673Ηm1ηcηwηd

　＝1/3.673×0.78×0.98×0.9x×0.95

＝0.39kw·h/（t－100）

故et－100＜0.5kw·h/（t－１００），满足要求。

根据计算，考虑该矿区地质条件较复杂，为防止涌水突出，保证矿井安全生产，经济技术经较，确定选用三台MD450-60X6型耐磨矿用多级离心泵。

其中一台2作、一台备用、一台检修。

水泵额定流量450m3/h,杨程360m。

厂家成套高压电机，额定功率710kw，额定电压10KV。

电控设备选用KYJ6T6T6-10型高压电抗降压起动柜进行降压起动控制。

十、参考资料：

1、《实用五金手册》，祝燮权编，上海科技出版社，2000年。

2、《煤矿固定机械及运输设备》，中树人，除滋干编，煤炭工业出版社，1988年。

3、《上海第一水泵厂矿用水泵使用说明书》。

十一、设计图

计设图另附

第二部分五排水设备安装组织设计

一、概述

此煤矿主排水设备，井岗内排水管路部分，已在井筒施工时安装完毕，只需要进行泵房内设备安装。

水泵房内硐室、水仓及水泵基础工程已竣工，具备安装条件。

二、工程量及主要技术参数：

1、水泵（MD450-60×6）3台

外型尺寸：

2075mm×1094.5mm×1015mm

重量：

4000kg

2、电动机（Y500-4710KW10KV）3台

外型尺寸：

2450mm×1470mm×1040mm

重量：

4000kg

3、环形管路：

325×91套

4、电动阀门：

9台

5、止回阀：

3台

6、吸水龙头：

1个

7、射流装置：

2套

8、吸水管路：

426×83套

三、施工前的准备：

（一）技术性准备

1、组织施工人员认真学习，阅读图纸及有关资料，熟悉所安装设备的各种性能及技术要求。

2、核对安装与矿建有关图底尺寸，会同甲方监理，设计单位进行图低会审。

3、组织贯彻学习施工安全技术措施．

４、掌握设备安装质量标准，安全操作规程等。

5、按施工要求备齐施工工具及材料等。

（二）十字中心线挂设：

由测量人员，用经纬仪测量，并放出高备的十字中心线，挂设大线架。

（三）基础验收

利用十字中心线，根据图纸，对照设备基础进行检查验收。

特别是基础标高及预留螺栓孔尺寸等，发现问题及早与土建和设计单位联系，商定补救措施。

四、设备开箱检查验收

1、检查到货设备是否与设计相符。

2、按设备到货的清单，清点，设备的零件，部件，附件及随机资料等，进行分类，发现缺件及损件及时报告于有关单位。

3、填写设备验收单，并报清有关部门签字。

现场准备：

施工程序

根据泵房设备安装工艺特点，安装程序如下：

4、机械部分

测量放线—基础验收—基础凿毛，布置垫铁—吊装就位—水泵操平找正—电机安装找正—排水管路焊接—电动阀门，止回阀安装—环形管路安装—吸水管路安装、配仓阀安装—射流装置安装—试运转。

２、电气部分

电缆敷设—控制箱安装—二次接线—单机试用转—联合试运转。

五、施工方法：

1、十字中心线挂设

按矿建给出的腰线，用经纬仪测出设备的十字中心线，并把中心点投到固定线架上，用１８铁丝栓重砣挂在大线架上的中心点上，用以找正水泵。

2、垫铁的安装

依据管道腰线标高点为基准，用水准仪测出水泵基础的实际标高，再依据设计图纸计算出所用垫铁的高度。

据水泵底座外形尺寸，布量垫铁组数。

3、水泵的安装找正

在起重架上吊挂５Ｔ的倒链，将水泵及底座整体吊装就位。

在水泵吊装前，先把地脚螺栓放在基础的孔内，水泵就位居穿好好地脚螺栓。

在大线上挂线坠，使三台水泵的轴心线在同一条直线上。

用框式水平仪放在水泵出水口法兰盘上，通过基础垫铁来调整水泵的水平度。

三台水泵的整体水平用水准仪来测量找平。

待三台水泵全部操平找正后，合格后，进行二次灌浆。

4、电动机安装找正

将电机吊装就位，依据水泵的轴对轮为基准，用塞尺、钢板尺，配合千斤顶，通过找电机与水泵对轮的同轴度而找正电机。

5、环形管安装

环形管路、法兰盘、三通、短管等焊接好后，三阻电流闸阀，及止回阀用螺栓连成一个整体，用6号5T倒链，把环形管路整体吊起，到设计高度，和水泵连接固定。

同时，管路托架放入预留孔中，用U型卡和管子卡紧固定后，进行二次灌浆，待养护好后，去除倒链。

6、吸水管安装

先将吸水管，托架支架安装好后，进行二次灌浆。

由水泵的吸水口开始安装吸小管，并拧紧各法兰连接螺栓。

六、安装技术要求

5、泵体和主电机下的垫铁长度不应小于140mm，斜度为1：

15。

6、相邻两垫铁组间距离宜为500—1000mm。

7、泵体安装台许偏差：

泵体位置：

10mm

泵体标高：

10mm

多台水泵的位置相互差：

15mm

多台水泵标高相互差：

20mm

8、水泵轴向水平度不超过：

0.5/1000

9、电动机与水泵对轮间隙应为5mm。

七、试运转

10、除净轴口及其它涂油件上所涂的油。

11、用汽油清洗轴承和油室，用棉沙擦净。

12、轴承应加油润滑，滚动轴承选用锂基脂。

13、试验起动，先卸下联轴器上的联接栓销，严防水泵后转，而使轴套螺母开松，然后开动电动机，检查电机旋转方向和运转情况，正常正确安装上栓销。

14、往泵体内注水，排净泵内气体。

严禁在泵内无水的情况下启动水泵。

否则容易造成泵咬死。

15、关闭排水管上的电动阀门及压力计旋塞，启动电动机后打开压力计旋塞。

16、当水泵以正常转速运转时，压力计上显示适当的压力，然后打开真空表，旋塞并逐渐打开排水管路上的电动闸阀。

17、运行时水泵轴承温度不得超过外界温度35℃基极限温度75℃。

18、填料处的正常滴水以点滴为宜。

19、运转过程中，如发生噪场和异常声响时，应立即停车并检查其原因。

20、当停止水泵时，要慢慢地关闭排水管路上的电动阀门，关闭其其空表旋塞，并停止电动机，然后关闭压力表旋塞。

八、劳动力二期安排

（一）劳动力安排（15人）

技术员：

1人测量：

1人

机这工：

6人电安工：

2人

电焊工：

2人起重工：

3人

（二）计划二期（总工期45天）

21、测量放线，基础验收：

1天

22、基础凿毛，垫铁布置：

３天

23、设备下井及运输：

８天

24、水泵和环形管路安装：

２０天

25、吸水管路安装：

５天

26、电机连线：

４天

27、单项调试：

２天

28、空载试运转：

１天

29、联合试运转：

１天

九、安全注意事项及工作制度：

１、参加安装的施工人员必须遵守各种安全操作规程，按章作业。

２、所有施工用的设备，施工前作一次全面检查，严禁带病运行。

３、现场按消防要求，布置好消防器材。

４、现场要打扫干净，地上不准有油污等杂扬。

５、遵守劳动纪律，不迟到，不早退。

６、上班必须穿工作服，戴安全帽，配带矿灯，自极器．

７、所有的安装人员必须设备构造，性能原理，熟读说明书，对设备有一个整体认识。

８、所有参加安装施工人必须认真学习本措施，熟悉安装过程。

９、所用器具、设施必须符合安全要求，保证足够的安全系数。

１０、起吊重物时，下面严禁站人。

１１、设备在吊装、运输过程中，设备要轻起轻放，以免撞坏设备。

１２、设备在入井前，要做好防水、防潮工作。

１３、烧电、气焊时，必须严格按烧焊措施执行。

１４、下井人员不得带烟火等易燃物品，不准喝酒。

十、施工机具、材料一览表：

１、电焊机　　ＢＸ－４００　　２台

２、电焊工具2套

３、氧气工作2套

４、水准仪DSE3-ZD　　　　１台

５、方桓水平仪200mm　　　１台

６、经纬仪　TDJZE　　　　１台

７、铁水平尺　５００mm2把

８、剁斧5把

9、线坠　　　0.25kg　　　　４只

１０、钢卷尺5m　　　　　４把

１１、倒链　　　　５t　　　　　６只

　　　　　　　　　２t2只

１２、钢丝18＃　　　　５０米

１３、千斤顶10t　　　　　２台

１４、橇棍　　　　　　　　　　２把

１５、手锤　　　　　　　　　　４把

１６、电工工具2套

１７、汽车吊　　　　３t　　　　１辆

１８、平板矿车8辆