矿井排水设备选型设计例题
2、管路在泵房内的布置
管路在泵房内的布置形式应根据水泵台数和所选管路 的趟数确定。如图所示,为常见矿井排水管路在泵房 内布置示意图。图(a)为三台水泵两趟管路的布置方 式,(b)为四台水泵三趟管路布置方式。另外,也有 五台泵三趟或四趟管路的布置方式等。但是,不论采 用哪种布置方式,都应使任意一台水泵能用任何一趟 管路排水。
当排水高度小于200m时,可选用管壁较薄的 一种,管壁承压强度不需要校验;当排水高度 大于200m时,可选用较厚的管壁,管壁承压 强度应进行校验。
≥
0.5d p
0.4 p 1 C 1.3 p
(三)计算管路特性方程
新管特性方程 旧管特性方程
正常涌水时,水泵每天工作的时间
24q T2 n1QM 2
≤20h
最大涌水时,水泵每天工作的时间
T2max 24qmax (n1 n2 )QM 2
≤20h
电动机容量的验算 电耗计算
402 9~75
426 9~75
450 9~75
(465) 9~75
530 9~75
(550) 9~75
560 9~(24)
外径 壁厚
600 9~(24)
630 9~(24)
壁厚规格
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10
H H c RQ 2
H H c 1.7 RQ 2
0.021 d
0.3
8 R g
2
l l 1 d d d
x x p x 5 5 p 5 x x p
p
1 d
4 p
(四)确定水泵工况点
把两条管路的特性方程所表示的曲线,按同一 比例作在所选水泵的特性曲线上,即可得到与 水泵扬程特性曲线的两个交点,即初期工况点 M 1 和末期工况点 M 2,查出的工况参数流量、扬程、 M2 轴功率、效率、必需汽蚀余量,以及 的工况 参数。
确定水泵的台数
(1)工作水泵台
Q n1 Qe
式中
n1
——工作水泵台数,台;
Qe ——所选水泵的额定流量,m3/h。
(2)备用水泵台数
n 0.7n
2
1
Qmax n1 n2 Qe
(3)检修水泵台数
n 0.25n
3
1
供选择五台泵
(二)管路的选择
《煤矿安全规程》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。 1、管路趟数的确定 管路趟数应根据《煤矿安全规程》的有关规定、 所选水泵台数确定。管路至少应有两趟,一般也 不宜超过四趟。
例:有一开拓方式为竖井的矿井,其副井的井口 标高为+18.5m,开采水平标高为-500m。正常 涌水量为700m3/h,最大涌水量为1100m3/h,持 续时间70天。矿水为中性,重度为10006N/m 3 , 水温为15 o C。该矿井属低沼气矿井,年产量 1.2Mt。试选择可行的排水方案。
排水系统的选择
(a) (b) 图 管路在泵房内布置示意图
3、管径计算及管材选择
(1)管径计算 管径对排水的影响是管路直径越大,损失越小,但用于 管路的投资费用越高;管路直径越小,损失越大,但 用于管路的投资费用低。一般来讲,选择的管路直径, 使工况运行在额定工况较好。但是,考虑管路运行后 的积垢使管径缩小等问题,管径最好选大些,设计在 工业利用区右侧较合理,但应注意电机过载和吸水高 度问题。管径一般按经济流速进行选择。
集中排水系统 分段排水系统 直接排水系统
水泵选型
Q 1.2 700 840m / h
3 B
Q 1.2 1100 1320m / h
3 max
水泵扬程的估算
500 18.5 4 H 580.5m 0.9
B
选型号D450-60X10,
额定流量Qe=450m3/h,额定扬程He=600m
排水管内径
dp
/
p /
4Qe
dp
p/
/
——排水管内径,m;
——排水管经济流速,一般取
p/
=1.5~2.2m/s
吸水管内径
d x / d p / 0.025
热轧结构用无缝钢管(GB9162—87)
外径 壁厚
32 2.5~8
38 2.5~8
42 2.5~10
45 2.5~10
50 2.5~10
54 3~11
57 3~13
60 3~14
63.5 3~14
外径 壁厚
68 3~16
70 3~16
73 3~19
83 3.5~19
89 3.5~(24)
95 3.5~(24)
102 3.5~(24)
108 4~28
114 4~28
外径 壁厚
121 4~28
127 4~30
133 4~32
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
22
(24)
25
(26)
28
30
32
(34)
(35)
36
(38)
40
(42)
(45)
(48)
50
56
60
63
(65)
70
75
(2)管材选择
管材选择的主要依据是管路的承压大小。管路承压大小与 井深成正比。一般情况下,当井深小于200m时多采用焊 接钢管;井深超过200m时多采用无缝钢管。
计算最大吸水高度
为水仓的设计、水泵的安装以及为防止发生汽 蚀,应正确确定水泵的最大吸水高度。水泵的 最大吸水高度按下式进行计算,并按新管进行 计算。
H x max pa ( NPSH )r M1 hx pn h
(六)校验排水时间
排水时间按旧管进行校验,因旧管流量小,排 水时间较新管长。
140 4~32
146 4.5~36
152 4.5~36
159 4.5~36
168 4.5~36
180 5~(45)
外径 壁厚
194 5~(45)
203 6~50
219 6~50
245 6.5~50
273 6.5~50
299 7.5~75
325 7.5~75
351 8~75
377 9~75
外径 壁厚