张狮坝+280水平排水设备选型计算 （一）、基础数据1.矿井年产量：720kt/a 。

2.地测部门提供的水文数据：+280m 水平正常涌水量350.31m3/h,最大涌水量为：2312.05m3/h 。

3.+540m 出水口水平标高：+545m ；+280m 水平中央泵房标高：+280m 。

则排水垂直高度265 m 。

4.正常涌水和最大涌水的天数分别为300d 和65d 。

5.矿井涌水呈中性，密度为1020kg/m 3。

（二）、水泵选型计算1.排水设备最小能力计算： 正常涌水量时：Q B =2024HQ =420 m 3/h 最大涌水量时：Q Bmax =2024maxQ =2774 m 3/h 2.水泵扬程估算：Hg=)5265(1.1)(+⨯=+x p H H K =297m 式中：Hp ——排水垂直高度265m 。

Hx ——吸水高度，取5m 。

K ——管路损失系数，取1.1。

3.水泵型号和台数的确定：根据计算选用MD720-60*5系列矿用耐磨多级离心泵，其主要技术参数为：Q e =720m 3/h ，单级扬程为60m ，效率82.4%，水泵配套电机功率900KW ，电压6KV ，转速1480r/min 。

根据《煤矿安全规程》第278条第（二）款以及最新煤矿设计规范的有关规定：+280m 水平：正常涌水量水泵台数： n 1=420/720=0.58 取1台最大涌水量水泵台数：备用泵n 3=2752/720=3.85取4台 检修泵n 4=1×0.25=0.25, 取1台因此，+280m 中央水泵房所需水泵数量为5台，正常涌水量时，1台工作，3台备用，1台检修；最大涌水量时，4台工作，1台检修。

（三）、管路选择计算1.排水管路趟数的确定：经过初步计算该矿井主排水管路预选配Φ530×12无缝钢管2趟。

矿井在正常涌水时1台泵经1趟φ530×12管路排水，另一趟管路备用。

最大涌水时4台泵经2趟φ530×12管路排水。

2.管径计算（1）排水管内径计算 根据公式d /P =/900peV nQ 计算排水管内径如下表根据以上计算，结合矿井涌水量实际情况选择选择2趟Φ530×12无缝钢管为主排水管。

（2）吸水管内径计算根据公式d /x =/900x eV Q π 计算吸水管内径如下表根据以上计算选取Φ530×12的无缝钢管为吸水管，由于泵的进水口直径为300mm ，故需制作大小头。

3.排水管实际流速 （1）主排水管实际流速一台泵经过一趟Φ530×12管路时221506.09007201900⨯⨯==ππpe P d nQ V ≈0.995m/s 二台泵经过一趟Φ530×12管路时222506.09007202900⨯⨯==ππpe P d nQ V ≈1.99m/s4、吸水管实际流速22506.0900720900⨯==ππxe x d Q V ≈0.995m/s 5.管路壁厚校验 DN500排水管壁厚C P R Pd +-≥2σ=2.0024.15.268002506024.15.26+⨯-⨯⨯⨯＝8.93mm 式中：p----管道内部工作压力kg/cm 2，10m 垂高约为1.024 kg/cm 2б----壁厚cmR---许用应力，无缝钢管取800kg/cm 2根据以上计算可知选用的排水主管壁厚均大于计算壁厚，故所选管路满足壁厚校验要求。

（四）、管路扬程损失计算1.排水管扬程损失gv z z H dafz2)(25443321ϕϕϕϕϕ++++= 1ϕ——速度压力系数，取1ϕ＝1； 2ϕ——直管阻力系数，zdd L λϕ=2； λ——水和管壁摩擦阻力系数，查表知采用DN500管路时λ＝0.0234；d L ——排水干管直管段长度，此处取d L ＝2110m ；z d ——排水干管内径，采用DN500管时z d ＝506mm ＝0.506m ； 则直管阻力系数为506.021100234.02⨯==z d d L λϕ＝97.58 3ϕ——弯管阻力系数，查表知＝11；3z ——弯管数量，个；3z ＝10；4ϕ——闸阀阻力系数，查表知＝0.5；3z ——闸阀数量，个；3z ＝1；5ϕ——逆止阀阻力系数，查表知＝14；p v ——排水干管实际流速，由前面计算可知一台泵经过一趟管路DN500时=1P V ≈0.995m/s此时排水干管扬程损失81.92995.0)145.0111058.971(2⨯+⨯+⨯++=afgH ＝6.21m二台泵经过一趟管路DN500时=2P V ≈1.99m/s此时排水干管扬程损失81.9299.1)145.0111058.971(2⨯+⨯+⨯++=afgH ＝24.84m3.吸水管中吸程损失gv z H xsf 2)''''(24332ϕϕϕ++= 81.92995.0)105.11231.0(2⨯+⨯+=＝0.592m式中sf H ——吸水管吸程损失，m ；2'ϕ——吸水管直管阻力系数，xxd L λϕ=2'； λ——水和管壁摩擦阻力系数，查表知λ＝0.0234； x L ——吸水管直管段长度，此处取d L ＝5m ； x d ——排水干管内径，x d ＝506mm ＝0.506m ；506.050234.0'2⨯==x x d L λϕ＝0.231 3'ϕ——弯管阻力系数，吸水管中含异径管1个，弯头1个，查表知两个弯管阻力系数之和为1.5；3'z ——弯管数量，个；由于弯管阻力系数已按两者之和计算，此处取弯管数量3'z ＝1；4'ϕ——逆止阀、底阀、滤网阻力系数，查表知4'ϕ＝10；x v ——吸水管实际流速，由前面计算可知 =x V ≈0.995m/s4、管路总扬程损失根据每趟管路流经排水水泵数量不同，计算管路总扬程损失见表6-12表6-12 管路总扬程损失见表（五）水泵吸水高度计算)2npshr 'w sp 2H gv H H H xs ---=81.92995.0592.06102⨯---=＝3.36m式中：s H ——水泵吸水高度，m ；npshr H ——水泵样本中的必须汽蚀余量，m ；查产品样本可知stH ＝6m ；w H ——水泵安装地点的大气压力水头，m ；查表知＝10m ；（六）、水泵扬程计算1.根据公式z s a H H H H ++=计算水泵总扬程如表6-13表6-13 计算水泵总扬计算表根据以上计算表可知所需最大水泵扬程为293.792m ，根据计算扬程选择水泵时应比计算值大5％～8％，即H ＝293.792×1.05＝308m2.求水泵级数60308==e a H H X ＝5.14 选用5级泵。

（七）确定水泵工况点根据公式2QH R z =及2RQ H H t +=分别计算出DN400管路、DN300管路排水时的管网阻力系数及管路特性方程如表6-14。

表6-14管网阻力系数及管路特性1.水泵通过DN500管路排水时（1）新管时按H＝268.36＋0.000013Q2在水泵特性曲线图上给出管路特性曲线图（见附图1 DN400管路新管时水泵工况点性能曲线图.dwg）。

从而可得出①每趟管路只通过一台泵排水时Q1＝810m3/hH1＝277mη1＝80.7％②每趟管路只通过二台泵排水时，每台泵的Q2＝734m3/hH2＝296.5mη2＝82.3％（2）旧管时考虑管网结垢，管路损失按新管管路损失乘1.7倍，此时按H＝268.36＋0.000022Q2在水泵特性曲线图上给出管路特性曲线图（见附图2 旧管时水泵工况点性能曲线图）。

从而可得出①每趟管路只通过一台泵排水时 Q 1＝790m 3/h H 1＝282.3m η1＝81.285％②每趟管路只通过二台泵排水时，每台泵的 Q 2＝680m 3/h H 2＝309.6m η2＝82.425％（八）电动机校核计算 1.水泵轴功率计算 根据公式ηρφ⨯⨯=1023600gQH N 计算各种情况下所需水泵轴功率如表53式中：ρ——矿井水的密度，kg/m 3，此处ρ＝1020 kg/m 3；表6-15 水泵轴功率表2.电机容量计算 根据公式ce N kN ηφ=计算各种情况下所需电动机容量如表55式中：c η——传动效率，此处用联轴器取c η＝0.95；k ——富裕系数，由于单台泵流量大于300m3/h ，取k ＝1.1；表6-16 电动机容量计算表根据以上计算可知所选用900KW 电动机满足排水要求。

（九）排水校验计算1.排水时间计算 根据公式MHH nQ Q T 24=计算各种情况下排水时间如表6-17 表6-17 排水时间计算表根据以上计算可知各种情况下排水时间均不超过20小时，故所选水泵及管路满足排水时间要求。

2.经济性校验：水泵工作点的效率在工业利用区之内，故符合经济要求。

3.稳定性校验：水泵性能特性曲线给出水泵流量为零时的压头值H0＝380m＞系统计算所需扬程293.792m，所以水泵得以稳定地工作。

（十）起动设备选择根据矿井瓦斯等级、电压等级等具体情况结合目前市场上主流起动设备的实际情况选择QBG－180/6000R防爆型高压软启动器。

考虑一台软启动器正常情况下带两台水泵，前期（开采－350m 水平时）选择两台QBG－180/6000R防爆型高压软启动器，后期（开采－600m水平时）增加两台QBG－180/6000R防爆型高压软启动器。

考虑在一台软启动器出现故障时，另一台能启动4台泵（该软启动器最大可启动4台泵），选择QBG －180/6000R 防爆型高压软启动器额定电流为360A 。

根据以上描述，选择QBG －180/6000R 防爆型高压软启动器的主要参数为：额定电压：6KV 额定电流：360A外形尺寸（长×宽×高）：1848×1285×1276mm （十一）起吊钢梁计算1.已知原始数据 （1）水泵重量：2580kg （2）电机重量：3900kg （3）泵房宽度：5200mm2.起吊钢梁计算 （1）最大弯矩计算计算弯矩按载荷位梁的中点，则弯矩为42.51039004⨯⨯==L P M d d ＝50700N.m 42.51025804⨯⨯==L P M b b ＝33540N.m（2）求钢梁的最小抗弯截面系数取钢梁抗弯许用应力为[]σ＝100MPa ，则钢梁的最小抗弯截面系数为：[]61010050700⨯=≥σdd M W ＝507×10－6m 3＝507cm 3[]61010033540⨯=≥σbb M W ＝335.4×10－6m 3＝335.4cm 3查阅型钢规格表，选择起吊钢梁如下： 电动机起吊钢梁选用I28a ，W x ＝508.153cm 3； 水泵起吊钢梁选用I25a ，W x ＝401.883cm 3。