排水設(shè)備選型計算

1、目 錄 摘要 第一章緒論及設(shè)計原始資料與任務(wù)第二章離心泵結(jié)構(gòu)和特點概述.離心泵的分類.第三章排水設(shè)備選型計算3.1確定排水系統(tǒng).3.1.1預(yù)選的泵的型號和臺數(shù).3.1.2確定水泵的臺數(shù)和級數(shù).3.2管路及管路布置.3.2.1管路系統(tǒng).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(shè)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(shù).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(shè)計主要內(nèi)容是礦山排水設(shè)備的選型設(shè)計及壓水室形狀對水泵性能的影響。在此課題的設(shè)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(chǔ)尺寸的確定2.12.2離心泵的工作原理、分類、型號及結(jié)構(gòu)2.3離心泵的氣蝕2.44.14.4據(jù)礦井安全生產(chǎn)的政策、法規(guī)，應(yīng)用歷史設(shè)計經(jīng)驗，結(jié)合煤炭行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀， 以安全可靠為根本，以投入少、運行費用低為原則的設(shè)計指導思想來進行綜合設(shè)計的。本課題來源與工程實際，因此在設(shè)計的過程中，通過多種渠道掌握給排水行業(yè)最新信息，初步選擇排水 方案并對設(shè)備選型，進行相關(guān)計算，確定設(shè)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(jīng)濟核算以確定方案的合理性。關(guān)鍵詞：排水系統(tǒng)水泵選型工況點第一章緒論及設(shè)計原始資料與任務(wù)1 1

3、緒論在礦井建設(shè)和生產(chǎn)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(nèi)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(qū)的地理位置、地形、水文地質(zhì)及氣候等條件有關(guān)；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(jié)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(shè)備主要包括：水泵、配套電機、管路、泵房、管子道、水倉及電控設(shè)備等。排水設(shè)備的選擇要以選岀的排水設(shè)備在整個礦井服務(wù)期限中都可以按有關(guān)規(guī)定的要求排除礦井

4、涌水為 原則。排水系統(tǒng)的選擇、設(shè)備的選型，以選岀的整個系統(tǒng)在整個礦井服務(wù)期限內(nèi)均能按有關(guān)規(guī)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(chǎn)條件，提高設(shè)備運行的安全性、穩(wěn)定性，設(shè)計過程中還要注重科技發(fā)展新成果的合理 應(yīng)用。2 2設(shè)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(wù)年限 3030 年；礦年產(chǎn)量 600600 萬噸。第二章離心泵結(jié)

5、構(gòu)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(shè)計不同，防止腐蝕和適應(yīng)化工工藝，包括結(jié)構(gòu)、軸封、材料及檢修難度等。工業(yè)用泵的要求1 1、適應(yīng)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(xù)工作。2.22.2 離心泵的工作原理、分類、型號及結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(shè)計任務(wù)確定合理的排水系統(tǒng)并選擇排水設(shè)備。離心泵在工作時，依靠高速旋轉(zhuǎn)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(zhì)，防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。當葉輪快速轉(zhuǎn)動時，葉片促使介質(zhì)很快旋 轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的介質(zhì)在離心力的作用下從葉輪中飛岀，泵內(nèi)的水被拋岀后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)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(xù)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(nèi)存在空氣，由于空氣的密度很低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力很小, 因而葉輪中心

7、區(qū)所形成的低壓不足以將液位低于泵進口的液體吸入泵內(nèi)，不能輸送流體的現(xiàn)象。離心泵啟動 前一定要向泵殼內(nèi)充滿液體以后，方可啟動，否則將造成泵體發(fā)熱，震動，岀液量減少，對水泵造成損壞造 成設(shè)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(jié)構(gòu)。 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(cè)進入葉輪，流量大。轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，共用一根吸液 管，吸、排液管均布在下半個泵殼的兩側(cè)，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(nèi)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(shè)置水封圈，用細管將壓液室內(nèi)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(shè)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(shù)目分單級離心泵 泵中只有一個葉輪，單級離心泵是一種應(yīng)用廣泛的泵。由于液體在泵內(nèi)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(shù)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(zhì)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(shè)備選型計算3.13.1 確定排水系統(tǒng)在井底車場設(shè)置水泵房，管路通過副井敷設(shè)。有兩種可供選擇的排水系統(tǒng)，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(shù)量少，系統(tǒng)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(tǒng)。3.1.13.1.1 預(yù)選的泵的型號和臺數(shù)1 1、工作水泵必須的排水能力根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定：工作水泵的能力應(yīng)能在 水量。2 2、水泵必須的揚程3 3、根據(jù)楊程涌水量選擇水泵型號根據(jù)計算的QB.HB從水泵技術(shù)規(guī)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(shù)參數(shù)如下表3-1:3-1:表3-1 D450-60、DS450-100型水泵技術(shù)參數(shù)D450-60DS450-100經(jīng)比較，D450-60D450-60 的效率比 DS450-100

11、DS450-100 的效率高，故優(yōu)選 D450-60D450-60 性泵。3.1.23.1.2 確定水泵的臺數(shù)和級數(shù)1 1、水泵的臺數(shù)2020 小時內(nèi)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(nèi)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(shù):QBn1一型1.92 2450備用臺數(shù)：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(chǔ)長：L=541+144+1260+970+70+20 2=3385(mm)基礎(chǔ)寬：B=890+20(X 2+35X4 X2=1570(mm)基礎(chǔ)的高度：基礎(chǔ)深度h h 一般大于螺栓埋設(shè)深度Lz920mm200300mm200300mm，螺栓埋設(shè)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(yīng)滿足檢修時起重的要求，根據(jù)具體情況確定，根據(jù)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(shù)1 1、工作水泵必須的排水能力根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定：工作水泵的能力應(yīng)能在 水量。2020 小時內(nèi)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(nèi)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(jù)

14、楊程涌水量選擇水泵型號根據(jù)計算的QB.HB從水泵技術(shù)規(guī)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(shù)數(shù)據(jù)如下表5-15-1 :表5-1 200D43 200D65和200DM43技術(shù)參數(shù)型號200D43200D65200DM43效率80%68%80%額定流量（m3/h）288280288經(jīng)比較， 200D65200D65 的效率低不選用， 又因為 200DM43200DM43 耐磨。 所以， 優(yōu)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(shù)備用臺

15、數(shù)檢查水泵臺數(shù)共計七臺水泵：三臺水泵、三臺備用、一臺檢修。水泵級數(shù)即預(yù)選 200DM43200DM43X6 型水泵七臺驗算泵的穩(wěn)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(wěn)定性條件0-9H Hc的要求按（煤礦安全規(guī)程）根據(jù)各涌水期投入工作的水泵臺數(shù)，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(jīng)濟流速VP1.52.2m/s,取 VP1.8ms則排水管內(nèi)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(nèi)徑（m m ）； 排水管的內(nèi)徑（m m ）； 吸水管中沿程阻力損失系數(shù);排水管中沿程阻力損失系數(shù)。附表（1）局部阻力損失系數(shù)局部阻力損失系數(shù)，附表（1 1）排水管名稱數(shù)量系數(shù)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(tǒng)排水管路系統(tǒng)圖如 5-15-1 圖所示：圖5-1 200DM43 X 6管路系統(tǒng)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(shù)吸水管名稱數(shù)量系數(shù)濾水網(wǎng)1290o彎頭10.294收縮管10.12.394（2 2）計算管理阻力系數(shù)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(shù)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(jù)（煤礦設(shè)計規(guī)范）規(guī)定：確定水泵揚程時，應(yīng)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(shù). .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(shù)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(shù)d-電機效率w - -電網(wǎng)效率n

20、z- -正常水泵臺數(shù)rz- -正常涌水時期泵工作晝夜數(shù)（d d）nmax- -最大涌水時期工作水泵臺數(shù)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(yù)計的允許吸水高度（lxx-dx5HsPa預(yù)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(shù)(h/d)2020 小時，符合煤礦安全規(guī)程要求。rmax- -最大涌水時期泵工作晝夜數(shù)（d d）Tmax - -最大涌水時期泵每晝夜工作小時數(shù)（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(chǎn)量（t t）E-E-每年總耗電量（kwkw3 3、 噸水