煤矿主排水水泵选型计算.docx
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煤矿主排水水泵选型计算
-37m水平水泵选型计算
矿井在-37m水平设主泵房,-37m主排水泵房内现安装三台水泵,一台工作,一台备用,一台检修,其中二台水泵型号为DA1-150×6型多级离心式水泵,单台水泵额定流量180m3/h,额定扬程147.6m,配用YB2-315S-2型110kW0.69kV电动机;一台为200D-43×4型,单台水泵额定流量280m3/h,额定扬程172m,配用沈阳电机厂生产的YB2-335M1-4型220kW0.69kV电动机。
排水管路选用两趟Φ219×8mm无缝钢管,沿钻孔井敷设,管路长度123m,一趟工作,一趟备用。
-37m水平主排水系统设内、外环水仓,水仓有效容量为860m3。
二、-37m主排水设备验算
(一)验算依据
1、矿井涌水量:
矿井正常涌水量:
Q正=53.3+26=79.3m3/h。
取80m3/h进行校验。
矿井最大涌水量:
按矿井正常涌水量的1.5倍计算:
Q大=118.95m3/h,取120m3/h进行校验
2、排水高度泵房标高:
ha=-37m
出水高度:
hb=+69m
垂高:
H=ha+hb=106m3、排水方式:
立井排水
4、矿井水质:
PH=7
5、矿井瓦斯等级:
瓦斯矿井
(二)原有排水设备
1、原有排水设备:
DA1-150×6型水泵2台,其技术数据:
Q=180m3/h,H
=147.6m,U=0.69kV,P=110kW,n=2982r/min。
计划更换为MD155-67×3型水泵2台,技术数据:
Q=155m3/h,H=201m,
U=0.69kV,P=110kW,n=2982r/min。
1台工作,1台备用,1台检修。
2、排水管路:
Ф219×8无缝钢管2趟,吸水管路:
Ф245×8无缝钢管。
(三)排水管路流速
1、排水管路数量:
Ф219×8无缝钢管2趟,1趟工作,1趟备用。
2、排水管路流速
MD155-67×3型水泵
QH
180
VP=2
=
900
3.14
0.2032
=1.4m/S
900dp
式中:
VP-排水管路流速,m/s;
dp-排水管内经,0.219-0.008×2=0.203mQH-水泵额定流量,155m3/h;
(四)吸水管路流速
MD155-67×3型水泵
QH
155
VP=2=2=1.22m/S
900dp
900
3.14
0.229
式中:
VP-吸水管路流速,m/s;dp-吸水管内经,0.245-0.008×2=0.229mQH-水泵额定流量,155m3/h。
(五)管道特性曲线及工况
1、吸水管阻力损失计算
(1)吸水管附件等值长度Lx’
弯管:
2.2m、底阀:
39m、异径管:
8.8m,(弯管、底阀、异径管各为一件)。
Lx’=1×2.2+1×39+1×8.8=50m
(2)吸水管等值长度LxLx=Lx’+S=50+5=55m式中:
Lx-吸水管等值长度,mLx’-吸水管附件等值长度,50mS-吸水高度,5m
(3)吸水管阻力损失:
LX
Hafx=1.7(
255
V
X)=1.7×(0.0293
1.892
)
dx2g
0.229
29.81
=1.28m式中:
Hafx-吸水管阻力损失,m;1.7-管道淤积的阻力系数;λ-扬程阻力系数损失,0.0293;LX-吸水管等值长度,55m;dx-吸水管内径,0.229mVx-吸水管路流速,1.89m/S
2、排水管阻力损失计算
(1)排水管附件等值长度Lp’
闸阀:
1.64m,弯头:
1.64m,单流三通:
13.16m,异径管:
6.58m,逆止
阀:
36m,(闸阀、弯头、单流三通均为2件,异径管、逆止阀各为1件)。
Lp’=2×1.64+2×1.64+2×13.16+2×6.58+1×36=82.04m
(2)排水管等值长度Lp
Lp=H+Lp’+L=106+82.04+30=218.04m
式中:
Lp-排水管等值长度,mH-排水高度,106mLp’-排水管附件等值长度,82.04mL-排水管在泵房内长度,30m.
(3))排水管阻力损失
Lp
Hafp=1.7(
2
Vp
)=1.7×(0.0304
218.04
2.42
)
dp2g
0.202
29.81
=16.37m
式中:
Hafp-排水管阻力损失,m;1.7-管道淤积的阻力系数;λ-扬程阻力系数损失,0.0304;Lp-排水管等值长度,257.62m;dp-排水管内径,0.202mVp-排水管路流速,2.4m/S。
3、管道的总损失
Haf=Hafx+Hafp=1.28+16.37=17.66m
式中:
Haf-管路阻力总损失m;Hafx-吸水管阻力损失,1.28m;
Hafp-排水管阻力损失,11.38m。
4、管道的阻力系数及管道特性方程
(1)管道的阻力系数
Haf
R=
17.66
=2.25×10-4
R=Q21802
=5.45×10-4
式中:
R-管路阻力系数;
Haf-管路阻力总损失,17.66m;
Q-水泵额定流量155m3/h。
(2)管道特性方程
MD155-67×3型水泵
Hm=(H+S)+RQ2=106+5+5.45×10-4Q2
=111+5.45×10-4Q2=128.66
式中:
H-排水高度,111m;S-吸水高度,5m;R-管路阻力系数,5.45×10-4。
5、水泵工况点
MD155-67×3型水泵
取不同的Q值得出相应的Hm值,在MD155-67×3型水泵特性曲线上,得水泵工况点:
Q工=155m3/SH工=128.66mη工=72.9%n=2950r/min。
6、水泵验算
(1)正常涌水量时的排水时间
MD155-67×3型水泵
T正=
24Q正
Qm
2480
=
155
=10.32<20h
(2)最大涌水量时的排水时间
1台200D43×4型水泵+1台MD155-67×3型水泵
T正=
24Q大
2Qm
24
=
155
120
280
=6.62<20h
2台MD155-67×3型水泵
T正=
24Q大
2Qm
24120
=
2155
=9.29<20h
(3)水泵轴功率
MD155-67×3型水泵
H工Q工
128.66
155
1.02
103
N轴=
102
=
3600工
102
3600
72.9%
=75.98Kw
式中:
N工-水泵轴功率,kW
Q工-水泵在工况点处流量155m3/SH工-水泵在工况点处扬程128.66mη工-水泵在工况点处效率,72.9%γ-矿井水比重,1020
(4)电动机功率
MD155-67×3型水泵
N轴
N电机=K
传
1.1
=
75.98
0.98
=85.28kW
式中:
N轴-水泵轴功率,75.98kW;η轴-传动效率,取0.98;
K-富裕系数,1.1。
六、结论
(1)排水设备:
排水设备200D43×4型水泵1台,配用沈阳电机厂生产的YB2-335M1-4型220kW0.69kV电动机。
MD155-67×3型水泵2台,配用YB2-315S-2型110kW0.69kV电动机。
1台工作,1台备用,1台检修。
(2)排水管路:
Ф219×8mm无缝钢管2趟,一用一备;吸水管路:
Ф245×8mm无缝钢管。
(3)启动设备选用主排水泵电机选用QJR-400/1140(660)型矿用隔爆兼本安型交流真空软起动器。
经以上验算,-37m水平主排水设备满足要求。
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