排水设备的选型与设计.

排水设备的选型与设计

1. 原始参数

正常涌水量：100m^3/h ，最大涌水量：250m^3/h ，排水高度：150m ，

排水管敷设倾角：8°，年正常涌水天数：300天，年最大涌水天数：60天，PH 值：7，矿水容重：10000N/m^3，流量为零时的扬程：0，矿井年产量：200万吨。

2. 初选水泵

2.1. 水泵最小排水能力的确定

正常涌水时，工作水泵的最小排水能力应为：

r B Q Q ⨯=2.1

式中：r Q ………由本水泵房担负的矿井正常涌水量 m 3

/h

最大涌水时，工作水泵的最小排水能力应为：

rm m B Q Q ⨯=2.1 其中：rm Q ………由本水泵房担负的矿井正常涌水量 m 3/h 正常涌水时：Q = 1.2×100 = 120m^3/h

最大涌水时250 = 300m^3/h

2.2. 水泵的扬程的计算 水泵的扬程：g s

p B H H H η+= , m

式中：p H ………排水高度，m

s H ………吸水高度，初选H S = 5~5.5米

g η………管道效率，与排水管敷设倾角a 角有关,

当a= 90。g η= 0.89~0.9；90。> a ≥30。, g η= 0.80~0.83；

30。>a ≥20。 g η=0.77~0.80；a<20。

g η=0.74~0.77； 水泵的扬程H = (150+5)/0.76 = 204m 。

2.3. 水泵型号及台数的确定

根据B Q 及B H 选择额定值接近所需值的高效水泵，并确定工作台数及级数。

H

B Q Q n =1，取偏大整数 k

B H H i =1，取偏大整数 H

B Q Q n 7.02=，取偏大整数 H B Q Q n 25

.03=，取偏大整数 H

m B Q Q n =4，取偏大整数 式中：H Q ………所选水泵额定流量，m 3/h ；

k H ………所选水泵单级额定扬程，m ；

1n ………正常涌水时。工作水泵台数；

1i ………初选水泵级数；

2n ………备用水泵台数；

3n ………检修水泵台数；

4n ………最大涌水时，工作水泵台数；

水泵总台数n = 1n +2n +3n ；

根据正常涌水时排水能力和水泵的扬程，初选水泵，

水泵的型号为200D43×6额定容量：288m^3/h ，单级额定扬程：43m ，允许吸程：5.7m ，最高效率：0.8

正常涌水时水泵工作台数：n1 = 120/288 = 1

水泵级数：i = 204/43 = 5级

备用水泵台数：n2 = 0.7×120/288 = 1台

最大涌水时工作台数：n4 = 300/288 = 2台

检修台数：n3 = 0.25×120/288 = 1台

水泵总台数：n = n1 + n2 + n3 = 1 + 1 + 1 = 3台

3. 管路的确定

3.1. 管路趟数及泵房内管路布置的确定

《煤矿安全规程》规定，必须有工作和备用的水管，其中工作水管的能力应配合工作水泵在20h 内排出矿井24h 的正常涌水量。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 的最大涌水量。

根据规定，如果一台水泵联结一趟管路工作，则管路总趟数应和最大涌水时工作水泵的台数相等，即共有4n 趟管路，正常涌水时有1n 趟工作，其余备用，最大涌水时全部投入工作。

3.2. 管径的计算

排水管直径： p H p H p v Q v Q d 0188.036004==

π，m 式中：p v ………排水管内经济流速，一般取1.5~2.2 m/s ，在这里取1.85m/s 吸水管直径： 025.0+=p x d d ，m

根据p d 、x d 及管材，按产品规格表选择标准管道。当排水高度小于400米时，可选用管壁厚度最薄的一种。

排水管直径 = 0.235m

查表选管壁最薄的螺旋焊缝钢管，外径245mm ，壁厚0mm ，内径0mm

吸水管直径 = 0.235 + 0.025 = 0.26m

选择螺旋焊缝钢管外径273mm ，壁厚0mm ，内径0mm 。

3.3. 管壁厚度验算

当排水高度大于400米时，应对壁厚进行验算，若倾斜敷设排水管，其壁厚按下式计算： c p pd p

+-=10][238.11σδ，mm

苦垂直敷设排水管，其壁厚按下式计算：

c p

pd p

+--=10]30[1][238.112σσδ，mm

式中：P ………管内压力，MPa ，p = 0.011Hp ；

p d ………标准管内径，mm ][σ………管材许用压力，MPa ，一般无缝钢管取80~100MPa 焊接管取60Mpa c ………附加厚度，取c=0.5mm 。

以上计算的壁厚要小于或等于所选出管子的壁厚，否则，应根据计算的壁厚重新选择管道 吸水管的壁厚一般与排水管相同。

若矿井的PH 值小于5，管道应采取防酸措施，苦用管内加酸衬处理时，以上计算的管径应是加防酸衬后的管径。

4. 管道特性曲线及工况的确定

4.1. 允许吸水高度的计算

吸水管内水流速: 2900x

H x d Q v π=，m/s 式中：x d ………所选标准吸水管内径，m 。

吸水管内流速 = 288 / (900×3.14×0×0) = 1 m/s。

吸水管阻力损失： g

v d l h x x x x x wx 2)(2∑+=ξλ，m 式中： x λ………吸水管沿程阻力系数；

x l ………吸水管长，一般取8~10m ； ∑x ξ……吸水管上各局部装置的局部阻力系数之和；

hwx = 1m

允许吸水高度： wx x s x h g v H H --=22

，m