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彝安矿排水设计说明书

在线文档 2012-07-26 0
软件名称: 彝安矿排水设计说明书
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整理时间: 2012-07-26
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    彝安矿排水设计

   一、设计基础资料

   1、根据《彝安煤矿勘探地质报告》,对矿井涌水量预测最大涌水量为464m3/h,正常为涌水量294m3/h。

   2、矿井一水平标高+910m,3#井筒标高+1158m。

   二、排水方式

矿井排水系统经3#主井采用一级排至地面。

   三、水泵排水能力计算

   1、按“煤矿安全规程”规定:20小时排完24小时的正常涌水量,则每小时排水量为:

       QB=24Qr/20=24×294/20=352.8(m3/h)

式中:QB—正常涌水时,每小时应排出的水量,m3/h;

      Qr—正常涌水量,m3/ h。

   2、按“煤矿安全规程”规定:20小时排完24小时的最大涌水量,则每小时排水量为:

    QB′=24Qrm/20=24×464/20=556.8(m3/h)

式中:Qrm—最大涌水量,m3/ h。

   3、水泵扬程计算

       HB=KB(HP+HX)=1.3×(248+5)

       =329(m)

式中:KB—管路损失系数,取1.3;

      HP—水泵排水垂高, m;

      HX—水泵吸水垂高,取5m。

   4、预选水泵型号规格

   初选水泵MD500,故水泵级数:i=HB/Hi=329/57=5.78,故i取6

   初选MD-500-57*6型水泵,排水量500m3/h,扬程342m,n=1480r/min,ηB=80%;功率680kW,电压10KV。

   5、校验水泵的稳定性

   HSY≦0.9H0   即HSY =248+5=253m, H0=6*57=342m, HSY=253m≦0.9H0=0.9*342=308m。所选水泵工作具有稳定性。

   6、水泵台数计算

   (1)正常涌水量时,所需工作水泵台数

       n1=QB/Qe=352.8/500=0.71(台),取n1=1台;

式中: Qe—预选水泵排水量,m3/h。

   (2)备用水泵台数

       n2≥0.7 n1= 1×0.7=0.7(台),同时n1+ n2=Q//Qe=556.8/360=1.55;故备用水泵取1台。

   (3)检修水泵台数

       n3≥0.25 n1= 0.31(台),检修水泵n3=1台。

   (4)水泵总台数:n= n1+ n2+ n3=1+1+1=3(台)

   根据《煤矿安全规程》规定:主排水泵必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力,应在20h内排出矿井24h的正常涌水量。备用水泵的能力不小于工作水泵能力的70%。并且工作和备用水泵的总能力应在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水仓应能容纳8h的正常涌水量。故选择3台水泵,由于矿井的涌水量是预测出的,可能未来有所增加,水泵房应预留安装空间,其型号规格及配套电机等技术参数详见表6-3-1。

表6-3-1  彝安煤矿主排水设备表

水泵型号 流量

(m3/h) 扬程

(m) 转速

(r/min) 电动机型号 功率

(kW) 电压

(V)

MD 500-57*6 500 342 1480  680 10000

   

   四、管道计算与选择

   1、排水管内径计算

       dp===√4*500/3600*3.14*1.8=0.329m

式中:dp—排水管直径,mm;

      Qp—预选水泵排水量正常时1台运转,m3/h;

      Vj—经济流速1.5~2.2m/s,取1.8m/s。

   排水管选用无缝钢管Φ351×6,外径351mm,壁厚10mm,内径331mm。

   管壁厚度验算:

   δ=1/{1+2p/(2.3*〖R-6.5*106〗-p}*{pd/2.3*〖(R-6.5*106)-p〗+c}=0.0086m

   2、吸水管内径计算

    dx= dx’ +25mm=329+25=354mm

   吸水管选用无缝钢管Φ377,外径377mm,壁8mm,内径361mm。

   从计算知:排水管路可选用Φ351*10型无缝钢管,吸水管选用Φ377*8型无缝钢管。

   3、管路特性计算:

管路特性方程H=Hsy+ARQ2

 式中A---管内径变化而引起阻力损失变化的系统。对于新管A=1,对于管内挂垢时,A=1.7。

R=8*{Σξx/d4X +λxLx/ d5x +(Σξp+1)/ d4p+λpLp/ d5p}/П2g

式中λx、λp----吸排水管的沿程阻力系统,查表得

  λx=0.0258    λp=0.0263

  dx、 dp ---- 吸、排水管内径  dx=0.35m  dp=0.325m

  Lx ----吸水管长度数 Lx=10m

  Lp----排水管实际长度

  Lp=(1158-910)/sin180+30+15=848m 

    吸水管     名称     数量     ξx

         无底闸     1     3

         90弯头     1     0.206

         渐缩管     1     0.1

    排水管     名称     数量     Σξp

         闸阀     3     0.5*3

         90弯头     7     0.206*7

         逆止阀     1     7.5

         三通     2     2.0*2

         斜弯     2     1.0*2

  

  Σξx、Σξp----吸、排水管上局部阻力损失之和。

  Σξx=3+0.206+0.1=3.306

  Σξp=0.5*3+0.206*7+7.5+2.0*2+1.0*2=16.44

R=8*{3.306/0.354 +0.0258*10/ 0.355 +(16.44+1)/ 0.3254+0.0263*848/ 0.3255}/3.142*9.8

  =661s2/m5=5.1*10-5h2/m5

  新管特性为

  H1=Hsy+ARQ2 =253+5.1*10-5* Q2

  挂垢管特性为

  H2=Hsy+ARQ2 =253+1.7*5.1*10-5* Q2=253+8.7*10-5Q2

  根据流量范围,选择7个流量值,分别计算其杨程:

Q m3/h 0 100 200 300 400 500 600

H1  m 253  254 255 258 261 266 271

H2 m 253 254 256 261 267 275 284


   

   

   

   

   

   

   

   

            MD500-57单级水泵性能曲线




   利用上表数据,所选水泵特性曲线上,画上管路特性曲线1、2,即得到水泵工作初期和管子挂垢后的工况点M1、M2,各工况参数为:

   M1  QM1=660m3/h   HM1=275.5m  ηM1=73%

   M2  QM2=630m3/h   HM2=287.5m  ηM2=75%

   矿井主排水系统图详见矿井排水系统图。

   五、水泵性能校验

   1、正常涌水量时的排水时间:

      初期:TZ=24Qr/n1Q1=7056/(1×500)=14.1(h)<20h;

符合《煤矿安全规程》要求。

   式中:n1Q1~n1台水泵运行时的排水量(m3/h)。

   2、最大涌水量时的排水时间

   初期:TM=24Qrm/n′Q1=11136/(2×500)=11.1(h)<20h;

基本符合《煤矿安全规程》要求。

   3、排水管内的实际流速

   VP=nQ1/900πdp2=500/(900×3.14×0.352)=1.44(m/s)

符合要求。

   六、电动机容量校验

   1、水泵的轴功率

       NSB===500*316*1050/102*3600*0.9

          =502(kW)

式中:r0-矿井水重度,取1050kg/m2。

    2、电动机容量

       Pd===1.15*502/0.9=640(kW)

选用电动机合格。

   七、水仓容积在确定

   根据《煤矿安全规程》规定,水仓应能容纳8h的正常涌水量。彝安煤矿正常涌水量为7056m3/d。因此,其水仓容积为:

   V=Qr/3=7056/3=2352(m3);取2500m3。

彝安煤矿水仓设主、副两个水仓,容积2500m3。其中一个清理时,另一个能保证正常使用。

   八、水泵电控

   选择10KV高压电抗启动器,3台。

   型号:QBRG-50/10K,DKBG-1000/10


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