水泵的选型设计

水泵的选型设计

一：设计的原始资料和任务

1．设计的原始资料

⑴正常排水量Q=520m3／h

⑵排水高度H=400m

2．设计任务

⑴确定排水系统

⑵选择排水系统

⑶绘制水泵房、管子道及管子间的布置图

二：选型设计的步骤和方法

1．确定排水系统

从给定的条件，只需要在井底车场附近设立中央泵房，将井底

所有涌水直接排至地面。

2．预选水泵的型号与台数

根据《煤矿安全规程》的要求，水泵必须有工作、备

用和检修水泵。其中工作水泵应能在20h内排出24h

的正常涌水量。备用水泵的排水能力应不小工作水泵

的70%。工作和备用水泵的总排水能力，应能在20h

内排出矿井24h最大涌水量。检修水泵的排水能力应

不小工作水泵的25%。由于设计原始资料没有给出最

大涌水量,故此处不作相关的考虑和计算。

⑴水泵必须具有但总排水能力

正常涌水期：Q B=1.2 q z =1.2 520=624m3／h

最大涌水期：Q B=1.2q z①,Q备=0.7Q B②，Q B+ Q备=Q Bmax=1.2q max

③,联立①②③

得q max =884 m 3／h 。Q Bmax =1.2q max =1.2⨯884=1060m 3／h

式中 B Q ——工作水泵具备的排水能力，3

m h ；

Q 备 为备用水泵具备的排水能力，3

m h ；

Q Bmax 为总排水能力，3

m h ；

q max 为矿井最大涌水量3

m h ；

⑵水泵所需扬程的估算

由于水泵和管路均未确定，因此无法确切知道所需

扬程，一般按下公式计算： H B =H C /η=334/0.9=448.8m

式中 C H ——测地高度。此处为

C

H =H +4=330+4=404 m ；

g

η

——管路效率。当管路设在立井时，g

η=0.9~0.8 此 处选用g

η=0.9；

⑶列出符合条件的泵的型号、级数、台数

① 水泵型号的选择

从泵产品目录中选取D450-60型号泵，十级泵，其额定流量Qe=450m 3／h ，额定扬程He=600m ②水泵级数的确定 D450-60型号泵为十级泵 ③水泵台数的确定

工作泵台数n 1≥ Q B ／Qe=624／450=1.38，取n 1=2

备用泵台数n 2≥0.7 n 1=0.7 ⨯2=1.4和n 2 ≥Qmax ／Qe- n 1=1.2 ⨯1060／450-2=0.35,故取n 2=2 检修泵台数n 3=0.25 n 1=0.25 ⨯2=0.5，取n 3=1 因此，共选择五台泵 3．

选择管路系统

⑴管路趟数的确定

根据泵的总台数，选择典型的五泵三趟管路系统，二条管

路工作，一条管路备用。正常涌水时，二台泵向二趟管路供水，最大涌水时，只要三台泵同时工作就能达到在20h 的最大涌水量，故从减少能耗的角度可采用三台泵向三趟管路供水，从而可知每趟管内流量Qg 等于泵的流量。

⑵管路材料

由于井深大与200m ，确定采用无缝钢管 ⑶初选管径： 选择排水管径：

管径选择要考虑运转费用和初期投资费用，一般用如下公式计算：

'

p d =0.0188Vp Qg /=0.01882.2~5.1/400=0.269 ～0.326mm

从表中选取325φ ⨯8无缝钢管，则排水管内径dp=325-2

⨯12=301mm

式 中 '

p d ——排水管内径，m ；

g Q ——通过管子的流量，3

m h ；

p v ——排水管内的流速，通常取p v =1.5~2.2 m/s ，

在这个速度范围内工作较为经济，故称为经济流速。

选择吸水管径：

为了提高吸水性能，防止气蚀发生，吸水管直径一般比排水管直径大一级，流速在0.8～1.５m/s 范围内。

d p = d ˊp+25 ⨯103=350mm,选择351φ ⨯8无缝钢管 验算流速：

v x =4Q/（3600∏d 2x ）=4 ⨯450/（3600∏0.3512）=1.29m/s ，在0.5～1.5范围内

（4）验算壁厚

0.51)p d C δ≥-+

0.530.11)0.15=⨯⨯+ =0.68 cm< 1.2cm

因此，所选壁厚合适。 ⑷计算管路特性

①管路布置

任何一台水泵都可经三趟管路中的任一趟排水，如下图所示：

②估算管路长度lp=Hc+(40～50)=440～450.取lp=450m，

吸水管长度为8m

③阻力系数Rt的计算

计算沿程阻力系数。对于戏、排水管，由于流速V ≥1.2m/s,可按涉维列夫公式计算如下，分别为：

λx =0.021/dx0.3=0.021/0.3510.3=0.0287

λp=0.021/dp0.3=0.021/0.3010.3=0.0301

局部阻力系数，通过查附表，对于吸、排水管路附件其阻力系数分别列如表表中。

25544

18

()p p x x t x p x p x p

l l R g d d d d ξξλλπ+=+++∑∑

2554488380 4.0949.89210.02870.03019.807(0.351)(0.0301)(0.351)(0.301)π⎡⎤

+=

⨯+⨯++⎢⎥⨯⎣⎦

= 56.110-⨯25/h m

④ 管路特性方程

对于选定的系统，可应用管路特性方程得

2c t H H KR Q =+

式 中 K ——考虑水管内由于污泥淤积后减小而引起阻

力损失增大的系数，新管 K=1 ，旧管 K=1.7。

所以有： 新管 252

12949.910c t H H R Q Q -=+=+⨯

旧管 22 1.7330 1.04c t H H R Q =+=+⨯10-42Q

⑤ 绘制管路特性曲线，确定工况点

根据求得的新、旧管特性方程，取八个流量值

求得相应的损失，如下表所示。