水泵设计说明书(参考).doc
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1、水泵设计说明书(参考) 作者: 日期:2 个人收集整理 勿做商业用途目 录摘要绪论1。矿水的来源及性质2新形势下对排水系统的要求3设计的指导思想4有关的方针政策5. 设计原始资料的估似第一章.设计必备的原始资料和设计任务1。1设计原始资料1。2设计任务第二章.初选排水系统第三章.设备选型3.1定水泵参数、选择水泵型号和台数3。2选择水管3.3水泵装置的工况3.4筛选方案、校验计算第四章. 确定泵房、水仓和管子道尺寸并绘制泵房布置图4。1估算泵房尺寸4。2经济计算4。3确定泵房、水仓和管子道尺寸第五章。论述水泵注水方式及底阀泄漏与防治5.1水泵的注水方式5.2水泵底阀产生泄漏的原因5.3消除和防
2、止水锤破坏作用的措施5.4水泵底阀堵塞的防治参考文献矿井主排水设备选型设计摘 要:认真分析题目要求,根据矿井安全生产的政策,法规,应用历史设计经验,结合煤炭行业发展现状,确定以严格遵守矿井安全规程和煤矿工业设计规范所规定的有关条款为依据,以安全可靠为根本,以投入少、运行费用低为原则的设计指导思想.根据设计任务书所提供资料,拟估矿井条件,确定矿井对排水系统的具体要求:通过多种渠道掌握给排水行业最新信息,初步选择排水方案并对设备选型,进行相关计算,确定设备工况;校验水泵的稳定工作条件、经济运行条件,排除不合理方案。对所剩方案进行经济核算,以吨水百米费用和初期投入为指标筛选出最终方案。选择系统配套附
3、件,根据各设备外形尺寸及安装要求,并考虑其运行条件,最终确定泵房及管路的布置图.最后对水泵的充水方式及底阀泄漏与防治进行专题论述。 绪 论对排水系统的要求在矿井建设和生产过程中,随时都有各种来源的水涌入矿井.只有极少数例外的矿井是干燥.将涌入矿井的水排出,只是和矿水斗争的一方面,另一方面是采取有效措施,减少涌入矿井的水量。特别是防止突然涌水的袭击,对保证矿井生产有重要意义.矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的矿水,而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下,还要抢险排水.在恢复被淹没的矿井时,首要的工作就是排水。排水设备始终伴随着矿井建设和生产而工作,直至矿井寿命截止才完成它的使命。因此
4、,排水设备是煤矿建设和生产中不可缺少的,它对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。为了使排水设备能在安全、可靠和经济的状况下工作,必须做好确定排水方案,选择排水设备,进行布置设计,施工试运转,直到正常运行各环节的工作。矿水 在矿井建设和生产过程中,涌入矿井的水流称为矿水。 矿水来源矿井水的来源分为地面水和地下水,地面水是江、河、湖、溪、池塘的存水及雨水、融雪和山洪等,如果有巨大裂缝与井下沟通时,就会造成水灾。地下水包括含水层水、断层水和老空水。地下水在开采过程中不断涌出。 涌水量矿水可以用单位时间涌入矿井内的体积来度量,称为绝对涌水量.一般用“q表示,其单位为m3/h。涌水量的大小与该矿区的地理
5、位置、地形、水文地质及气候等条件有关;同一矿井在一年四季中涌水量也是不同的,如春季融雪或雨季里涌水量大些,其他季节则变化不大,因此前者称最大涌水量,而后者称为正常涌水量.为了对比不同矿井涌水量的大小,通常还采用同一时期内,相对于单位煤炭产量(以吨计)的涌水量作为比较参数,称它为相对涌水量,或称为含水系数。若以K表示相对涌水量,则 K=24q/T (m3/t)式中 q-绝对涌水量,m3/h;T同期内煤炭日产量,t。设计的指导思想排水系统的选择、设备的选型,以选出的整个系统在整个矿井服务期限内均能按有关规定的要求排除矿井涌水为原则,尽可能做到安全可靠,投资少,运行费用低,自动化程度高,维护方便。排
6、水系统是煤矿生产的重要环节,排水泵属煤矿大型固定设备,独立性强,备用系数大。它的稳定运行与否将直接影响到矿井的安全。煤矿排水的电耗占原煤生产电耗的10%30%,涌水量大的矿井可达60(改造指南)。全国国有重点煤矿吨煤排水电耗6。77.5kw.h。在世界能源日益紧张的今天,我国部分地区也出现了“电荒”、“油荒”的现象,节能省电在排水系统选型中变得尤为重要.为了改善煤矿生产条件,提高设备运行的安全性、稳定性,设计过程中还要注重科技发展新成果的合理应用。第一章 设计必备的原始资料和设计任务1。1设计的原始资料 竖井开拓,井口标高 ,水平标高 ; 正常涌水量 ,最大涌水量 ; 正常涌水期按 天,最大涌
7、水期 天; 矿水中性,矿水密度 ; 服务年限 年; 矿年产量 万吨; 矿井电压 。1.2 设计任务 确定合理的排水系统。 选择排水设备。 经济指标概算。 绘制水泵房布置图。论述水泵注水方式及底阀泄漏与防治。第二章 初步考虑排水系统设计原始资料:某矿井,年产量120万吨,竖井开拓,井口标高+16。3m,水平标高-270m,正常涌水量7.5m3/min,最大涌水量8。34m3/min,矿水中性,矿水密度1020kg/m3,最大涌水期按65天计算,服务年限为40年.由设计原始资料可知,该矿井的排水系统应采用单水平开采的系统。单水平开采系统有以下几种,如图11所示:图11所示的(e)为斜井开拓的排水系
8、统,故排除此方案.图(a)、(b)、(c)、(d)的开拓方式均是竖井开拓。由此,可供选择的排水系统有以四种:图(a)采用直接排水方式在开采水平设水泵房,将矿井涌水集中到水仓排至地面,这种排水系统的水平和泵房数量少,系统简单可靠,基建投资和运行费用少,维护工作量要减少一半以上,需用的人员也少。 图(b)设置在同一水泵房内的两台水泵直接串联时,若其正常工作的转向是相反的,而且有功率足够大的两端出轴的电动机同时拖动两台串联工作的水泵。否则,只能采用两套独立的水泵机组串联工作。在后者情况下必须调整好两台水泵的工况。无论哪一种情况都必须增加在高压下工作水泵的外壳强度和填函密封的能力.图(c)设置中间水泵
9、房,但不设置中间水仓,上下水泵间隔串联工作,该方案操作程序复杂,而且处于下部的水泵仍有受到全部水柱压力的可能,唯一的优点就是不需要中间设仓。图(d)采用分段排水,在井筒中部设置一套排水系统,可有效降低主排水设备的扬程,从而降低主排水设备的规模.缺点是当一套排水设备发生故障是,会影响整个矿井的排水,而且设备数量较多,井筒中的管路复杂,不利于安装和维护.根据原始资料并依据矿井安全规程和煤矿工业设计规范,本着尽量减少水泵数量的原则,并且考虑基建、维护、运行成本的简易程度,选用图(a)的方案作为本设计的排水方法。第三章 设备型选一。确定水泵参数、选择水泵型号和台数: 选择水泵的型式和台数应符合矿井安全
10、规程和煤矿工业设计规范的规定。若有两种或两种以上符合要求时,应选其中尺寸小,效率高的水泵,而且水泵的台数应尽可能少。只有在不得已的情况下,才采用两台水泵并联排水。1 水泵必须的排水量依据矿井安全规程,水泵必须的排水量应为: (1)由于该矿井,所以该煤矿所选工作水泵组的工作能力应为:工作水泵组和备用水泵组的总工作能力:备用水泵的工作能力:取二者较大值:检修泵组的工作能力:式中: 2 估算水泵必须的扬程: (2)式中:3 预选水泵根据以上参数,参照泵产品样本可初步确定该矿井所需水泵的型号为: 200D-65,250D60其详细资料如下:表3型 号流量Q(m3/h)扬程H(m)单级扬程H(m)单级零
11、扬程H(m)级数D280-652803312565715D300-6530032565745参照泵产品样本可知D280655,D300-655的参数如表32所示.表32型号流量扬程转速轴功率配带电动机效率必需汽蚀余量叶轮名义直径泵重QHnPa功率型号m3/Hmr/minkWkW%mmmD280655280331251480358。6450Y400L47043。354301370D3006553003251480340440Y355L47644352000以上两种泵的性能曲线如图31所示:4 稳定性效验 为保证水泵稳定工作:0.9H0HC,其中Ho= 表33型 号HCHo稳定性5. 确定泵的台数
12、由于该矿,所以需要设置 水泵,各水泵的排水量如表3-4所示:表34 水泵的排水量工作水泵备用水泵检修水泵排水量由表35可知,所需水泵的台数为:表35 各种水泵的台数D280655D300655式中: 分别为工作、备用和检修水泵的台数。水泵的额定流量.二、选择水管根据煤矿安全规程的要求和水泵工作台数,设置两趟管道,一趟工作,一趟备用. 1。 排水管选择计算(1) 根据矿井安全规程相关规定,计算排水管管径时,经济流速 ;则排水管管径根据公式 计算可得:表21型 号D280655D300655额定流量 (m3/h) 式中 排水管计算内径,m。(2) 管壁厚度的计算 根据表31取各水泵外径如下表所示:
13、表22型 号D280655D300655外径(mm)(3) 排水管壁厚的验算 自标准GB/T 173951998查得外径为245mm的无缝钢管管壁厚度中有8、10、12、14、16、18mm等等。取壁厚8mm试算,此时,所需壁厚: (5)可以满足要求,排水管采用 此为方案一。 自标准GB/T 173951998查得外径为273mm的无缝钢管管壁厚度中有8、10、12、14、16、18mm等等。取壁厚8mm试算,此时,所需壁厚: (5)可以满足要求,排水管采用 此为方案二。 自标准GB/T 173951998查得外径为 的无缝钢管管壁厚度中有8、10、12、14、16、18mm等等。取壁厚8mm
14、试算,此时,所需壁厚: (5)可以满足要求,排水管采用 此为方案三。自标准GB/T 17395-1998查得外径为325mm的无缝钢管管壁厚度中有8、10、12、14、16、18mm等等。取壁厚8mm试算,此时,所需壁厚:可以满足要求,排水管采用 此为方案四。 以上各式中:综上可得,各水泵的排水管规格如表33所示:表2-3型 号D280-655D300655方案一方案二方案三方案四排水管规格(mm)2458273829983258(3) 吸水管直径确定根据矿井安全规程第2138条,管径常按经济流速Vx=0。81.5m/s计算,则吸水管管径根据公式 计算可得: 表2-4型 号D280655D30
15、0655额定流量 (m3/h)2804500。2570.2120.2660.219式中 dx-吸水管内径(计算),m。查手册根据GB/T 173951998可确定各水泵的吸水管规格如表25所示:表25型 号D280655D300655方案一方案二方案三方案四吸水管规格(mm)27372998299832582。 绘制管子道系统图:管道系统图如图32所示。3。 估算管道长度排水管道长度可估算为:,取;式中:水流经泵房内排水管的长度,一般取=2030m;-管子道中的管子长度,一般取=2030m;井口出水管长度,一般取=1520m。吸水管长度 三、水泵装置的工况1. 求管路特性方程式并绘制管路特性曲
16、线由上文计算可知排水管和吸水管的长度,不计管径差异,近似地按排水管径计算其特性,则:排水管道管件局部阻力系数如表31所示表31 管件局部阻力系数名 称简 图局 部 阻 力 系 数 闸板阀x/d1/8,1/4,3/8,1/2,5/8,3/4,7/8,197。8,17,5。52,2.06,0。81, 0。26,0.07,0。01止回阀70,60,55,50,45,401。7,3.2,4。6,6.6,9。5,14底阀(带滤网)mm75,100,150,200,250,300,350,4008。5,7。6,6,5。2,4.4,3。7,3.4,3.1渐缩管0。1扩大管0.2 , 0。5 , 0。60。7
17、 , 0。80.9弯头弯头三通由于管道的沿程阻力系数值,由管径和管壁粗糙度决定,其值见表32表22 管道沿程阻力系数值管子直径200225250275300沿程阻力系数0.03040.02930。02840.02760。0270管子直径325350400450500沿程阻力系数0.02630。02580.0250.02410。0234根据管路系统图,查表31得值如表33所示:表33名称数量局部阻力系数方案一方案二方案三方案四合计6。4926.4926。4926。4924。7944。0944。0944.094吸水管件带过滤网的底阀13。73.73.43。410.294 0。294 0。2940。
18、294收缩管10。10。10.10.1排水管件闸板阀()10.260。260。260。26逆止阀11.71.71.71。7转弯流三通11。51.51.51。5闸板阀()10。010.010.010。0140。294 0。294 0。2940。294直流三通20。70.70。70。730度弯头20.0980。0980.0980.098合计4.0944.0943。7943。7946。2236。2236。2236.223根据表32得管道沿程阻力系数值如表34所示:表34方案一方案二方案三方案四则管路阻力系数可用下式计算: (9)根据上式得各规格管径管路阻力系数如表35所示:表35方案一方案二方案三方
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