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
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- 井底 排水 设备 选型