井底排水设备选型.docx

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井底排水设备选型

贵州景盛矿业有限公司

播州区马蹄镇

南方煤矿

排水设备设施选型设计

井底排水设备选型

710m标高水泵房设备选型

1、排水设施设计依据

本设计按下列参数考虑：

（1）矿井正常涌水量：

Qr=14.91m3/h；

（2）矿井最大涌水量：

Qrm=37.28m3/h；

（3）排水垂高：

HP=55m；

（4）吸水高度：

Hx=4.0m；

（5）管路损失系数：

K1取1.25；

（6）经济流速：

Vp取2；

（7）矿井水容重：

9996N/m3。

2、排水系统方案选择结果论述

（1）工作水泵必须的排水能力

QB=24×Qr/20=24×14.91/20＝17.9（m3/h）

（2）工作和备用水泵必须的排水能力

QBm=24×Qrm/20=24×37.28/20＝44.7（m3/h）

（3）水泵扬程

HB=（Hp+H吸）/ηg=（55+4）/0.80=74（m）

式中：

Hp—排水高度；

H吸—吸水高度，4m；

ηg—管道效率，取0.80。

本矿井在水泵房设计一套排水系统，水泵房选用三台泵，一台工作，一台备用，一台检修，井底水仓、泵房应严格按照施工设计施工。

3、主要水泵型号选择及台数

根据QBm、HB和QB值及《煤矿安全规程》第278条规定，矿井必须有工作、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（包括充填水及其它用水）。

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%。

在＋710水泵房选用矿用节能型离心式水泵：

DF46-30×3型多级节段式离心泵2台，选配矿用防爆电动机为YB250M2－4、功率22kW、电压660V，水泵流量46m3/h，扬程90m；DF85-45×2型多级节段式离心泵1台,选配矿用防爆电动机为YB250M2－4、功率37kW、电压660V，水泵流量85m3/h，扬程90m，正常涌水量时一台工作，一台备用，一台检修，最大涌水量时一台大泵和一台小泵两台工作，一台检修。

工作和备用水泵的总能力131m3/h。

主机生产厂家配套供给电控设备。

4、排水管路趟数、规格选择

排水管径：

根据设计规范要求，确定在轨道下山和主斜井上段设置两趟管路，一趟工作，一趟备用。

d=[4Q/（3600πV）]1/2

=[4×30/（3600×3.14×2）]1/2

=0.0729（m）

式中：

d——排水管内径（m）

Q——通过管路的流量：

30m3/h

V——管中流速，取经济流速2.0m/s

根据以上计算和相关规定,轨道下山和主斜井上段各安装两趟排水管，排水管选用D108的焊接钢管一趟,D159焊接钢管一趟,共二趟。

管壁厚度计算

（cm）

式中：

RK——许用应力，无缝钢管取800kg/cm2；

Pg——管路最低点的压力，kg/cm2，Pg=0.11HP=0.11×145＝15.95kg/cm2；

a——考虑管路受腐蚀及管路制造误差时的附加厚度，钢管0.1～0.2cm（本设计取0.2）；

Dg——管子内径（本设计取20cm）

代入上式计算得δ＝0.382cm＝4mm。

根据以上计算,选用D108×4和D160×5的焊接钢管作排水管,设置二趟排水管路。

根据计算结果及《煤矿安全规程》第278条规定，必须有工作和备用的水管。

工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h正常涌水量，工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h最大涌水量。

设计在轨道下山安设两趟直径的无缝钢管作为排水管路。

排水管沿轨道下山敷设，其高度不低于1.6m，采用扁钢制成的挂钩进行吊挂，管道节间采用法兰盘联接。

工作水管和备用水管均从710井底水泵房铺设至＋760水仓，每趟水管长度约为300m。

5、校验计算

（1）正常涌水时

有n=1台泵同时工作，其昼夜排水时间

Tn=

=24×14.91/（1×30）=11.9h≤20h

（2）最大涌水时

有n=2台泵同时工作，其昼夜排水时间

Tm=

=24×37.28/（2×30）=14.9h≤20h

（3）排水管内实际流速

Vp=

=30/（900×3.14×0.1082）=0.9m/s

在经济流速范围内，满足要求。

（4）电机功率检验

N=

=1.05×9996×30×90/（1000×3600×0.74×0.8）

=13.3kw<22kw。

6、水泵工况点运行参数校核

（1）吸上真空度校核

由厂家提供的资料DF46-30×3型水泵必须汽蚀余量为4.5m，而水泵工况点汽蚀余量为4.5m。

吸上真空度符合要求。

（2）校验工作水泵及备用水泵的排水能力

根据《煤矿安全规程》第278条规定，工作和备用水泵的排水能力必须在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。

即：

Q工+Q备≥1.2Qmax

式中：

Q工---工作水泵的排水能力，Q工=46m3/h；

Q备---备用水泵的排水能力，85m3/h；

Qmax---矿井最大涌水量，37.28m3/h。

Q工+Q备=46+85=131m3/h≥1.2Qmax=1.2×37.28=44.8m3/h。

排水能力满足要求。

（3）电动机容量的计算

=19.3kW＜22kW

电机功率符合要求。

式中：

γ---矿井水的比重，kg/m3，取1020kg/m3；

Qm---水泵工况点的流量，m3/h，30m3/h；

Hm---水泵工况点的扬程，m，90m；

ηm---水泵工况点的效率，74%；

ηc---传动效率，联轴节传动取ηc=0.80；

K---电机备用系数，取K=1.05。

根据校核采用厂家配套电动机，其额定功率22kw，满足要求。

＋760m标高水泵房设备选型

1、排水设施设计依据

本设计按下列参数考虑：

（1）矿井正常涌水量：

Qr=14.91m3/h；

（2）矿井最大涌水量：

Qrm=37.28m3/h；

（3）排水垂高：

HP=80m；

（4）吸水高度：

Hx=4.0m；

（5）管路损失系数：

K1取1.25；

（6）经济流速：

Vp取2；

（7）矿井水容重：

9996N/m3。

2、排水系统方案选择结果论述

（1）工作水泵必须的排水能力

QB=24×Qr/20=24×14.91/20＝17.9（m3/h）

（2）工作和备用水泵必须的排水能力

QBm=24×Qrm/20=24×37.28/20＝44.7（m3/h）

（3）水泵扬程

HB=（Hp+H吸）/ηg=（80+4）/0.80=105（m）

式中：

Hp—排水高度；

H吸—吸水高度，4m；

ηg—管道效率，取0.80。

本矿井在此标高的水泵房设计一套排水系统，水泵房选用三台泵，一台工作，一台备用，一台检修，井底水仓、泵房应严格按照施工设计施工。

3、主要水泵型号选择及台数

根据QBm、HB和QB值及《煤矿安全规程》第278条规定，矿井必须有工作、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（包括充填水及其它用水）。

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%。

根据QBm和HB值，选用+760水平主排水泵选用DF46-30×5型多级节段式离心泵2台，水泵流量46m3/h，扬程150m，配带电机功率YB200L1-2，功率37kw。

电压660v，效率ηm＝0.74，DF85-45×3型多级节段式离心泵1台，水泵流量85m3/h，扬程135m，配带电机功率YB200L1-2，功率55kw。

电压660v，效率ηm＝0.74，正常涌水量时一台工作，一台备用，一台检修，最大涌水量时两台工作，一台检修。

4、排水管路趟数、规格选择

排水管径：

根据设计规范要求，确定在轨道下山和主斜井上段设置两趟管路，一趟工作，一趟备用。

d=[4Q/（3600πV）]1/2

=[4×46/（3600×3.14×2）]1/2

=0.112（m）

式中：

d——排水管内径（m）

Q——通过管路的流量：

30m3/h

V——管中流速，取经济流速2.0m/s

根据以上计算和相关规定,轨道下山和主斜井上段各安装两趟排水管，排水管选用D108的焊接钢管一趟,D159焊接钢管一趟,共二趟。

管壁厚度计算

（cm）

式中：

RK——许用应力，无缝钢管取800kg/cm2；

Pg——管路最低点的压力，kg/cm2，Pg=0.11HP=0.11×145＝15.95kg/cm2；

a——考虑管路受腐蚀及管路制造误差时的附加厚度，钢管0.1～0.2cm（本设计取0.2）；

Dg——管子内径（本设计取20cm）

代入上式计算得δ＝0.382cm＝4mm。

根据以上计算,选用D110×5和D160×5的焊接钢管作排水管,设置二趟排水管路。

根据矿井排水系统设计，+760标高水仓排水管选用D109×4.5和D159×4.5焊接钢管各一趟，正常涌水量时一趟工作，一趟备用；最大涌水量时二趟同时工作。

应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h最大涌水量。

设计在轨道下山、主斜井上段安设两趟直径150mm的无缝钢管作为排水管路。

排水管沿轨道下山、主斜井上段敷设，其高度不低于1.6m，采用扁钢制成的挂钩进行吊挂，管道节间采用法兰盘联接。

工作水管和备用水管均从井底水泵房铺设至井口，再经地面水沟流入污水处理池，每趟水管长度约为300m。

5、校验计算

（1）正常涌水时

有n=1台泵同时工作，其昼夜排水时间

Tn=

=24×38.1/（1×85）=10.75h≤20h

（2）最大涌水时

有n=2台泵同时工作，其昼夜排水时间

Tm=

=24×95.27/（2×85）=13.44h≤20h

（3）排水管内实际流速

Vp=

=85/（900×3.14×0.1222）=1.98m/s

在经济流速范围内，满足要求。

（4）电机功率检验

N=

=1.05×9996×85×192.5/（1000×3600×0.74×0.8）

=46.07kw<55kw。

6、水泵工况点运行参数校核

（1）吸上真空度校核

由厂家提供的资料DF46-30×3型水泵必须汽蚀余量为4.0m，而水泵工况点汽蚀余量为4.2m。

吸上真空度符合要求。

（2）校验工作水泵及备用水泵的排水能力

根据《煤矿安全规程》第278条规定，工作和备用水泵的排水能力必须在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。

即：

Q工+Q备≥1.2Qmax

式中：

Q工---工作水泵的排水能力，Q工=46m3/h；

Q备---备用水泵的排水能力，85m3/h；

Qmax---矿井最大涌水量，37.28m3/h。

Q工+Q备=46+85=131m3/h≥1.2Qmax=1.2×37.28=44.8m3/h。

排水能力满足要求。

（3）电动机容量的计算

=1.1×（1020×46×150）/（3600×102×0.74×0.8）

=32.4kW＜37kW

电机功率符合要求。

式中：

γ---矿井水的比重，kg/m3，取1020kg/m3；

Qm---水泵工况点的流量，m3/h，85m3/h；

Hm---水泵工况点的扬程，m，105m；

ηm---水泵工况点的效率，74%；

ηc---传动效率，联轴节传动取ηc=0.80；

K---电机备用系数，取K=1.1。

根据校核采用厂家配套电动机，其额定功率55kw，满足要求。

根据QBm和HB值，选用DF85-45×3型多级节段式离心泵3台，正常涌水量时一台工作，一台备用，一台检修，最大涌水量时两台工作，一台检修