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／h⑵排水高度H=400m2．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 max③,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，3m h ；Q 备 为备用水泵具备的排水能力，3m h ；Q Bmax 为总排水能力，3m h ；q max 为矿井最大涌水量3m 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CH =H +4=330+4=404 m ；gη——管路效率。

当管路设在立井时，gη=0.9~0.8 此 处选用gη=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，3m 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8m③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=0.0287λp=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。

2554418()p p x x t x p x p x pl 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 m④ 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 25212949.910c t H H R Q Q -=+=+⨯旧管 22 1.7330 1.04c t H H R Q =+=+⨯10-42Q⑤ 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。

Q/m3•h-1H1/m 404.5 404.7 405 405.4 405.9 406.3 406.9 407.5 H2/m 404.8 405.2 405.8 406.4 407.2 408.0 408.9 410.0 单级Q/m3•h-120 25 30 35 40 45 50 55H1/m40.5 40.5 40．5 40.5 40.6 40.6 40.7 40.8H2/m40.5 40.5 40.6 40.6 40.7 40.8 40.9 41利用表绘制出管路特性曲线如图：新旧管路特性曲线与扬程特性曲线的交点分别为M1和M2，即为新旧管工况点，由图可知：新管工况点参数为Q M1=5743mh,H M1=440m,ηMI=0.78,H sM1=6.4m,N M1=564KW,旧管工况点参数为Q M2= 5373mh，H M2=453m,ηM2=0.77, H sM2=6.8m, N M2=540KW,因ηMI 、ηM2均大于0.7，允许吸上真空度H sM1=m ，符合规范要求。

4. 校验计算⑴由旧管工况点验算排水时间旧管状态时每台水泵的流量最小，因此应按旧管工况点校核。

正常涌水时，工作水泵同时工作的排水时间应为 T Z =2124M z q Q η=244302690⨯⨯=10.6h 最大涌水时，工作水泵和备用水泵同时工作的排水时间应为 T max =max 12224()M q n n Q =+690)22(73124⨯+⨯=11.8h实际工作时，只要3台泵同时工作即能完成20h 内排出24h 的最大涌水量。

⑵经济性校核ηMI =0.78≥0.85ηm a x =0.8568.08.0=⨯ ηM2=0.77≥0.68⑶稳定性校核H C =334≤(0.9～0.95)iHo=0.9630700=⨯ 其中Ho 为单级零流量扬程5.计算允许吸水高度在新管状态时，允许的吸水高度最小，因此应根据求得的新管工况点H SM1及当地的温度用下式进行计算取p a=9.8⨯104Pa ，p n=0.235⨯104Pa, γ=9.8⨯103N/m 3,则允许的吸水高度为1225418100.24()M x x SMI x x xPaPnl Hx H Q g d d ελγλπ+≤-+-+-+∑=442332549.8100.2351080.02878 4.09417506.4100.24()()9.8109.3100.3510.3513600g π⨯⨯⨯+-+-+-+⨯⨯=6.25m6 .电机功率计算为确保运行可靠，电动机功率应有新管工况点确定，其计算公式如下：N ˊd =K d 1110003600M MIM Q H γη⨯⨯=1.139.8107503601036.5100036000.78⨯⨯⨯=⨯⨯KW 根据产品样本取N d =1050KW式中，K d -电动机余量富余系数，一般当水泵轴功率大于100KW时取1.17.电耗计算⑴全年排水电耗22max max max)2(10003600M M z z z M c d wQ H n T r n T r γηηηη+⨯⨯=[]39.81069037227.482954 6.3670100036000.810.950.95⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=5.99⨯106 KW Y h /⋅⑵吨水百米电耗验算式中z n 、max n ，年正常和最大涌水期泵工作台数; z r 、max r ，正常和最大涌水期泵工作昼夜数；z T 、max T ，正常和最大涌水期泵每昼夜工作小时数；1111 c d w ηηη 电机效率、电网效率、传动效率；8.按排水总用费最小原则确定最优方案 210023.673M t M c d w C H e H ηηηη•=⨯ =3723.6730.810.950.95334⨯⨯⨯⨯⨯ =0.42 0.5KW •h/(t •100)三、参考资料《流体机械》 张景松编著。