矿井排水设备选型设计课程设计

矿井排水设备选型设计课程设计

龙岩学院

资源工程学院

课程设计

题 目：矿井排水设备选型设计 姓 名：xxx 学 号：xxxxx 班 级：采矿工程 年 级 : 2010级 指导老师 :xxxxx老师

2013-7

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矿井排水选型设计

1、设计题目

某矿正常涌水量为210m3/h，最大涌水量为290m3/h，矿水为中性、密度为1050kg/m3，竖井排水，井深200m，试选择水泵型式，确定台数，确定排水系统，选择管径、管材，验算排水时间，判别工作稳定性。

2、矿井排水系统确定

矿井主要根据第一水平情况进行设计，采用集中排水系统，对其它水平只作适当地数目。

矿井排水系统见图3－1。

图3－1 矿井排水系统简图

排水系统：主排水设备设置在第一水平，第二水平的涌水量由辅助排水设备排至上一水平的水仓中。然后由主排水设备排至地面。

3、排水设备选型计算

1水泵型号及台数

⑴水泵最小排水量的确定 正常涌水量时：

3

QB′＝式中：

24Q＝1.2Q m3/h 20QB′——水泵最小排水量，m3/h； Q——矿井正常涌水量，m3/h； 由此：

QB′＝1.2×210

＝252 m3/h

最大涌水量时：

24QrQBr′＝ ＝1.2 QBr′ m3/h

20式中：

Qr——矿井最大涌水量，m3/h； 由此：

QBr′＝1.2×290 ＝348 m3/h ⑵水泵扬程的计算

HB'HPHXg

式中：

HP——排水高度，取井筒垂深，m；

HX——吸水高度，取5m；

g——管道效果，竖井取0.89－0.9； 所以： HB'4005 0.9 ＝450m

⑶水泵形式及台数的确定

根据水泵扬程和矿井正常涌水量，从产品样本中选择额定值接近所需值的水泵，水泵型号选250D60×7型，额定流量330 m3/h，扬程420m，转速1480rpm，吸程6.2m，效率73％，配带电动机型号JKZ－1250型，容量850KW，外形2620×1200×1210，自重3500kg。

水泵台数的选择：根据《安全规程》规定：必须由工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70％。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出

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矿井24h的最大涌水量。

正常涌水量工作水泵的台数：

QB' n1Qn式中：

Qn——所选水泵的额定流量，420 m3/h；

252 n1330 ＝0.76

取n1＝1台。

备用水泵台数：

n2＝70％n1＝0.7

取n2＝1台。

最大涌水量时水泵工作台数：

QBr' nQn'1 ＝

348 330 ＝1.05 取n1'＝1台。

并且n1'＝1n3＝25％×n1＝0.25

取n3＝1台。

水泵总台数为：

n＝n1+n2+n3

＝1+1+1 ＝3 台 2管路的确定

⑴管路趟数的确定

《安全规程》规定必须由工作和备用的水管，其中工作水管的能力应配合工作水泵在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量，工作和备用水管的总能力，且能配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量，因此，设计中主排水管敷设两趟，一趟工作，一趟备用。

⑵管径计算

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排水道管径： dp′=式中：

v — 排水管流速，v＝1.2.2m/s取v＝2m/s； 所以：

dp′=4330 36003.1424Qn ，m

3600v ＝0.241m

查表，选用外径为276mm的标准无缝钢管，壁厚16mm，内径241mm。 吸水管直径：

''dxdp0.025，m；

由此：

'dx0.2410.025＝0.266m

查表，选用外径为299mm的标准无缝钢管，壁厚17mm，内径266mm。 由于垂高小于400m时，可选用壁厚度最薄的一种，且不必验算。 3管道特性曲线，确定工况点 ⑴最大吸水高度的计算

Hx允＝Hs允HwxVx2 ，m 2g式中：

Hs允——产品样本上给出的允许吸上真空度，m（取额定工况时的Hx允）

Vx——吸水管中流速，m/s；

VXQn ，m/s

900dx2dx——所选标准吸水管的内径，m； Hwx——吸水管的阻力损失，m；

HwxLxVx2 ，m (x)dx2g查表可知，因dx＝266mm，故＝19.3，x＝0.0270，取Lx＝10m 由此：

VX

Qn3301.65m/s 22900dx9003.14(0.266)6

2H(LxVxwxxd) x2g ＝(0.0270101.6520.26619.3)29.8 ＝2.82m 最大吸水高度：

HV2xx允＝Hs允Hwx2g 1.652 ＝6.22.8229.8

＝3.24m

⑵求管道特性方程，绘制管道特性曲线

H＝Hg1.7（HwxHwp1）

式中：

Hg＝Hp+Hx＝4005＝405m；

Hwp——排水管阻力损失，m；

LpV2Hpwp＝（pdp）2g，m

pp——排水管沿程阻力系数；

Vp——排水管中流速；

Vp＝Qn900d2 ，m/s； pdp——所选标准排水管内径，m；

p——排水管上各管件局部阻力系数之和；Lp——排水管长度，m； Lp＝L1L2L3L4

L1——泵房里最远一台泵排水管长，取20m；L2——斜巷内排水管长，取20m； L3——井管内管长，取井筒深； L4——地面上排水管长，取20m；

所以：

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Lp＝L1L2L3L4

＝20+20+400+20 ＝460m

查表，因dp＝241mm，故p＝0.0276。

p＝0.08×4+3.5+8×3+3×1.5+1.14+1×3+5＝40.51

又因为：

VQnp＝900d2

p ＝3309003.140.2412 ＝2.01m/s 所以：

HLpV2pwp＝（pdp）

p2g ＝（0.02763300.24140.51）2.10229.8 ＝166m

H＝405+1.7×（2.82+166+1）

＝438.1m 管道阻力系数：

R＝HHgQ2

n式中：

Qn——所选泵的额定流量，m3/h；

所以：

R＝438.14053302 ＝3.039×104

则管道特性方程为：

HH2gRQ3753.401104

取不同的Q值，求得相应的值列表如下：

Q m3/h 0 100 200 300 400 H m 405 408.039 417.1 432.3 453.6 ⑶确定水泵级数及工况点

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500 480.9

水泵级数：

i＝H/Hk＝438.1/60＝7.3 式中：

Hk——所选水泵一级额定扬程，m； 由上计算结果决定选七级水泵。

工况点参数：QM＝412 m3/h，M＝0.73，NM＝93Kw，HM=435m。 所选的水泵管道特性曲线见图3－3。

图3－2 水泵管道特性曲线

.4校验计算

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⑴验算排水时间及排水管中的流速 正常涌水时：

T24Qnn 1QM242101390

＝12.92<20h 最大涌水时：

Trm24Qn'Q 1m242901390

＝17.846<20h

排水管中的实际流速：

VQmp900d2

p3909000.241

＝2.38m/s

⑵校验水泵经济性和稳定性 经济性：M0.9n 式中：

n——水泵额定工况时的效率； 0.70.90.740.666 稳定性：Hg0.9iH0 式中：

H。——水泵流量为零时一级扬程；

4050.9760378 ⑶验算电动机功率

N(1.11.15)rQMHM1023600 （Kw）

Mn式中：

n — 传动效率，直连时n＝1；

1.1～1.15 — 富裕系数：当Q≤300m3/h，取1.15； 10

N＝1.151480390451＝1101.7<1250所以电动机的功率符合要求。

10236000.741

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