金河煤矿水泵联合试运转方案.docx

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金河煤矿水泵联合试运转方案

盘县庆源煤业有限公司金河煤矿矿井水泵联合试运转方案

编制：

生产技术科

2014年4月

水泵联合试运转方案会签

签字：

矿长：

总工程师：

采掘副总：

通风副总：

生产矿长：

机电矿长：

安全矿长：

安全科：

技术科：

通风科：

机电科：

调度值班人员：

水泵司机：

矿井水泵联合试运转方案

根据上级文件精神要求，我矿编制了此次水泵联合试运转方案，并成立领导小组。

一、成立水泵联合试运转方案领导小组：

组长:

傲学才（矿长）

副组长:

匡兴（机电矿长）

成员：

谢红政（总工程师）王希品（安全矿长）赵贤军（生产矿长）朱瑞贞（采掘副总兼技术科长）黄克洪（通风副总兼通风科长）车阳学（机电副总兼机电科长）张永平（调度主任）李明勇（安检科长）各科室负责人

二、井下主排水泵联合试运转安全技术措施

矿井的主排水泵房早已建设完成，并通过调试及单台试运行正常，实际建设比设计的排水能力稍大。

为进一步保证煤矿联合试运转工作的顺利进行，依据《煤矿安全规程》要求，在矿井最大涌水期和意外透水情况下能够及时将水排至地面，矿决定于2014年4月2日对井下主排水泵进行联合试运转试验。

对于这次试运转试验，矿领导非常重视，并成立了专项试验领导小组，由机电科组织主办，包括矿长、总工程师、安全科、生产技术科等组成的试验领导小组，并准备好专项工具进行各个参数测定，为确保试验的顺利进行，特制定如下安全技术措施：

1、试验前，机电科指定两名负责人具体负责检查主排水线路，对管路中的闸阀、逆止阀的完好情况进行全面检查，同时对试验水泵及配电设备进行检查维修确保水泵运行良好、配电设备供电可靠

2、参加人员上班前不准喝酒，严格遵守劳动纪律及各项规章制度。

3、参加人员必须服从指挥人员统一指挥，联合试运转工作由指挥人员全面负责，并决定开、停、调整、终结等事项。

4、开关整定值由机电技术负责人整定，参考《水泵性能测试报告》中出示的整定、校验资料。

5、各工种均必须按照各自的安全技术操作规程进行操作，现场工作人员必须服从指挥人员安排进行工作。

6、由指挥人员召集各有关人员检查并确认全部准备工作正常无误后方可下令开始试验。

三、矿井排水系统能力核定

一、排水设施

本矿为斜井开拓，采取在井下+1400m标高建水仓集中排水方式，将井下涌水经主斜井水仓和行人回风井水仓排至地面水沟后自流至污水处理池。

1、选择依据

由于矿井现已有3台MD155-67×5型离心式水泵，因此，设计以一采区排水量验算现有水泵能否满足一采区排水要求。

1）矿井涌水量

（1）根据前述预测，一采区开采时，正常涌水量为65m3/h，最大涌水量为161m3/h。

（2）井下生产用水量：

防尘洒水用水量预计为10m3/h；灌浆防灭火用水量预计为30m3/h；

（3）设计一采区开采时涌出量：

正常排水量为：

65+10+30=105（m3/h）；最大排水量为：

161+10+30=201（m3/h）；

2）排水垂高：

进风行人斜井井口标高1526.46m，水泵房标高1240m，排水垂高286.46m。

2、水泵选型

根据排水能力计算，设计利用矿井现有的MD155-67×5（P）型水泵3台，正常涌水时1台工作，1台备用，1台检修，最大涌水时2台工作，配套防爆电动机Y355M1-2，功率为220kW。

水泵的性能参数见表7-2-5。

表7-2-5MD150-67×5（P）型多级水泵技术参数表

型号

流量

（m3/h）

总扬程

（m）

转速（r/min）

电机功率

（kW）

电机电压

（kV）

效率

%

必须汽蚀余量（m）

MD155-67×5（P）

155

335

2950

220

10

77

5.2

3、排水能力验算

（1）正常涌水量时工作水泵的最小排水能力

＝126（m3/h）

式中：

Qr---矿井正常涌水量，105m3/h。

（2）最大涌水量时工作水泵的最小排水能力

＝241（m3/h）

式中：

Qrm---矿井最大涌水量，201m3/h。

（3）计算水泵所需扬程

HB＝Hp+H吸+1.7hw＋1＝286.46+5+1.7×21＋1＝329.86（m）

式中：

Hp——排水高度，286.46m；

H吸——吸水高度，5m；

hw——吸、排水管管路损失扬程，经计算hw=21m；

1.7——管路於积系数；

1——排水口富裕高度，取1m。

3、排水管选择

1）排水管路趟数的确定

根据设计规范要求，确定设置两趟管路，一趟工作，一趟备用。

2）排水管径计算

（1）排水管直径计算

=0.166（m）

式中：

Q额——所选水泵的额定流量，155m3/h；

V排——最有利管径的流速，取2.0m3/s；

经计算选择φ219×7mm的无缝钢管，外径219mm，壁厚7mm。

吸水管直径：

D吸=D排+25=205+25=230mm

经计算选择φ273×8mm的无缝钢管,外径273，壁厚8mm。

（2）管路流速计算

①排水管流速计算

=1.3m3/s

式中：

D排——排水管内径，0.207m。

1吸水管流速计算

=0.8m3/s

式中：

D吸——吸水管内径，0.257m。

（3）排水管壁厚计算

=0.65cm，取7mm

式中：

P——管子内部水的压力kgf/cm2，34.4kgf/cm2；

Dg——管子内径cm，20.5cm；

Rk——许用应力，kgf/cm2，对无缝钢管为800kgf/cm2；

a——考虑管路受腐蚀及管路制造误差时的附加厚度，cm，对于钢管取0.1-0.2cm；本次取0.2cm；

选用φ219×7无缝钢管能满足排水要求。

4）管路扬程损失计算

=11m

式中：

λ——水与管壁摩擦阻力系数，查表λ=0.0293；

d排——排水管直径，d排=0.205m；

v排——排水管流速，v排=1.3m3/s；

g——重力加速度，g=9.8m/s2；

Lj——管路计算长度，等于实际长度加底阀、逆止阀、闸阀、弯头、异形管、三通等附件的等值长度，m；管路计算长度见表7-2-6。

根据排水系统，管路附件有2个90度弯头，3个闸阀，1个逆止阀，2个单流三通，2个120度弯头，1个异形管接。

表7-2-6管路计算长度表

4、水泵工况点的确定

1）确定水泵行动参数

（1）建立管网阻力特性方程式

根据排水系统运行理论，管网阻力特性方程式如下：

式中：

H——排水泵所需扬程，m；

Hs——水泵吸水管吸水面与排水管出水口高差，m；HS＝286.46＋5＝291.46m；

R——排水系统管道阻力系数；

Q——水泵额定流量，m3/h，Q=155m3/h；

①管路淤积时

排水系统管道阻力系数按下式计算；

=0.00078

式中：

符号意义同前。

管网阻力特性方程式为：

②管路不淤积时

排水系统管道阻力系数：

管网阻力特性方程式为：

（2）作管网阻力特性曲线

根据

及

方程式，在MD155-67×5（P）型水泵的性能曲线上按同一比例画作Q－H图得管网阻力特性曲线，见图7-2-5。

管路淤积时其工况点参数见表7-2-7。

管路不淤积时其工况点参数见表7-2-8。

图7-2-5管网特性曲线图

表7-2-7MD155-67×5（P）型多级水泵管路淤积时工况点运行参数

型号

流量

（m3/h）

总扬程（m）

转速（r/min）

轴功率

（kW）

电压

（KV）

效率

%

必须汽蚀余量（m）

MD155-67×5（P）

157

330

2950

195

10

75.4

5.1

表7-2-8MD155-67×5（P）型多级水泵管路不淤积时工况点运行参数

型号

流量

（m3/h）

总扬程（m）

转速（r/min）

轴功率

（kW）

电压

（KV）

效率

%

必须汽蚀余量（m）

MD155-67×5（P）

164

320

2950

200

10

74.8

5.5

2、水泵工况点运行参数校核

（1）经济性校验

水泵的工作点位于工业利用区内，符合经济要求。

（2）稳定性校验

由特性曲线可知水泵在零流量时的压头值H0＝312m，排水系统测地高度HS＝286.46m，水泵能稳定工作。

（3）吸上真空度校核

由厂家提供的资料MD155-67×5型水泵必须汽蚀余量为5m，而水泵工况点汽蚀余量为5.5m。

吸上真空度基本符合要求。

（4）排水时间验算

①正常涌水时实际排水时间

=16h＜20h，符合要求

式中：

Q——设计矿井正常涌水量，105m3/h；

Qe——水泵淤积时的工况点流量，157m3/h。

2最大涌水量时：

=9.8h＜20h，符合要求

式中：

Q——设计矿井最大涌水量，201m3/h；

Qe——水泵淤积时的工况点流量，164m3/h。

5、水泵轴功率计算

=206kW＜220kW

电机功率符合要求。

6、泵房及水仓的布置

设计矿井正常涌水量105m3/h，按8小时正常涌水量计算，主要水仓有效容积应大于840m3。

设计主要水仓设主仓、副仓，净断面为7.9m2，主要水仓有效长度为151m，容水量约1193m3，主要水仓容量满足矿井涌水量的要求。

四、矿井排水系统情况，包括各台排水泵运行情况、水仓容积、排水管路规格及布置等情况：

选用三台多级离心泵型号分别如下：

（1）、MD155-67×5（P）离心泵3台，水泵流量157m3/h，扬程330m，防爆电机功率为95kw。

选用φ200的PE管各一趟，一趟工作，一趟备用，每趟排水管长590m。

排水水泵全部进行技术性能测定，电气、管路以及设置的阀门管件和控制设施的均安装完成，均达到了系统完善，设备设施完好，运转正常。

排水系统管理维护制度健全，各种运行、维护、检查、事故记录完备，具备了矿井排水能力核定条件。

（四）水仓校验：

新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。

矿井最大涌水量和正常涌水量相差特大的矿井，对排水能力、水仓容量应编制专门设计。

矿井正常涌水量为105m3/h<1000m3/h，

水仓容量应符合V≥8Qn要求，8Qn=8×105=840m3

水仓容量为1193m3m3>840m3，符合《煤矿安全规程》第二百八十条的规定。

（五）配电线路及电气设备校验：

1配电线路及电气设备参数：

矿井采用10kV电源直接供电。

根据矿井用电负荷分布情况、矿井开拓方式，同时考虑各用电负荷的供电质量及规程、规范对有关供电负荷的特殊要求，矿井供电系统设计为地面供电系统、井下供电系统（其中井下局部通风机为独立的供电系统）。

各供电系统供电变压器选择如下。

1）、地面主斜井工业场地供电变压器选择

主井地面设备供电变压器设两台，一台工作，一台备用；地面设备有功负荷543.3kw，每台变压器的容量为：

=615.74（kvA）

式中：

PZ——变电所有功功率，543.3kw；

k—设备同时使用系数，取k=0.85；

cosΦ——自然功率因数，0.75。

根据上述计算，主井地面供电选取S11-630/10/0.4kV型变压器两台供地面负荷。

供电变压器总负荷率：

=48.8%

式中：

Se—设备计算容量，615.74kvA；

k—变压器负荷率；

SN—选用变压器容量，630kvA；

供电保障系数

由于SN﹥Se，保障系数为100%。

2）、地面副斜井工业场地供电变压器选择

副斜井工业场地设备供电变压器设两台，一台工作，一台备用；有功负荷194.40kw，每台变压器的容量为：

=217（kvA）

式中：

PZ——变电所有功功率，194.4kw；

k—设备同时使用系数，取k=0.85；

cosΦ——自然功率因数，0.76。

根据上述计算，副斜井工业场地供电选取S11-315/10/0.4kV型变压器两台供地面负荷。

供电变压器总负荷率：

=34.4%

式中：

Se—设备计算容量，217kvA；

k—变压器负荷率；

SN—选用变压器容量，315kvA；

供电保障系数

由于SN﹥Se，保障系数为100%。

3）、井下局部通风机供电变压器选择

设计掘进工作面实行双风机双电源运行方式，备用局部通风机均采用“三专供电”，备用局部通风机由另一独立电源供电，工作风机与备用风机能够自动切换。

正常情况下一台变压器向二台工作局部通风机供电。

当工作局部通风机因故停止运行时，由另一电源供电的备用风机自动投入运行，保证掘进工作面正常供风。

因此变压器的容量为：

＝65.8（kVA）

式中：

PZ——有功功率，54kw；

k---设备需用系数,取1；

cosΦ——井下电网自燃功率因数，0.82。

根据上述计算，局部通风机供电选取KBSG-100/10/0.69kV型变压器两台。

供电变压器总负荷率：

=32.9%

式中：

Se—设备计算容量，65.8kvA；

k—变压器负荷率；

SN—选用变压器容量，100kvA；

供电保障系数

由于SN﹥Se，保障系数为100%。

4）、井下采面供电移动变压器选择

采面移动变压器设一台，有功容量388.48kW，变压器的容量为：

＝517.9（kVA）

式中：

PZ——有功功率，388.48kw；

k---设备同时使用系数,取1；

cosΦ——井下电网自燃功率因数，0.75。

根据上述计算，工作局部机供电选取KBSGZY-T-630/10/1.2kv型变压器一台。

5）、井下其余设备供电变压器选择

井下其余设备供电变压器设两台；有功负荷458kw，计算变压器的容量为：

=564（kvA）

式中：

PZ——变电所有功功率，458kw；

k—设备同时使用系数，取k=0.9；

cosΦ——自然功率因数，0.73。

根据上述计算，井下其余设备供电变压器选取KBSG-630/10/0.69kV型变压器两台。

供电变压器总负荷率：

=44.8%

式中：

Se—设备计算容量，564kvA；

k—变压器负荷率；

SN—选用变压器容量，630kvA；

供电保障系数

由于SN﹥Se，保障系数为100%。

6）、井下中央变电所电变压器选择

在井下中央变电所设置一台中央变电所安装1台KBSG-50/10/0.69kV变压器向中央变电所与水泵房照明控制供电

五、通过以上校验计算，我矿排水系统符合规程要求，井下水泵联合试运转工作可以进行。