水泵的選型設(shè)計

1、11水泵的選型設(shè)計一：設(shè)計的原始資料和任務(wù)1. 設(shè)計的原始資料正常排水量Q=520m3/h排水高度H=400m2. 設(shè)計任務(wù)確定排水系統(tǒng)選擇排水系統(tǒng)繪制水泵房、管子道及管子間的布置圖二：選型設(shè)計的步驟和方法1. 確定排水系統(tǒng)從給定的條件，只需要在井底車場附近設(shè)立中央泵房， 將井底 所有涌水直接排至地面。2. 預(yù)選水泵的型號與臺數(shù)根據(jù)煤礦安全規(guī)程的要求，水泵必須有工作、備 用和檢修水泵。其中工作水泵應(yīng)能在20h內(nèi)排出24h 的正常涌水量。備用水泵的排水能力應(yīng)不小工作水泵 的70%。工作和備用水泵的總排水能力，應(yīng)能在20h 內(nèi)排出礦井24h最大涌水量。檢修水泵的排水能力應(yīng) 不小工作水泵的25%。由

2、于設(shè)計原始資料沒有給出最 大涌水量，故此處不作相關(guān)的考慮和計算。水泵必須具有但總排水能力正常涌水期：Q=1.2 q z =1.2 520=624r3i/ h最大涌水期：Q=1.2qz,Q 備=0.7Qb，Q+ Q 備=Qma>=1.2qmax，聯(lián)立33得 qmax=884 m/h。Qma=1.2qmax=1.2 884=1060m/h式中 Qb 工作水泵具備的排水能力，m；Q備為備用水泵具備的排水能力，m%；Qmax為總排水能力，m3h ；qmax為礦井最大涌水量m%;水泵所需揚(yáng)程的估算由于水泵和管路均未確定，因此無法確切知道所需 揚(yáng)程，一般按下公式計算：H b=HC/ =334/0.9

3、=448.8m式中Hc測地高度。此處為Hc = H +4=330+4=404 m ;g管路效率。當(dāng)管路設(shè)在立井時， g=0.90.8止匕 處選用g=0.9;列出符合條件的泵的型號、級數(shù)、臺數(shù)水泵型號的選擇從泵產(chǎn)品目錄中選取 D450-60型號泵，十級泵，其額定流量 Qe=450mi/h,額定揚(yáng)程 He=600m水泵級數(shù)的確定D450-60型號泵為十級泵水泵臺數(shù)的確定 工作泵臺數(shù) ni Qb/Qe=624/450=1.38,取 ni=2備用泵臺數(shù)n2 0.7 n i=0.72=1.4 和 n2 Qmax/ Qe-ni=1.21060/450-2=0.35,故取 n=2檢修泵臺數(shù) n3=0.25

4、n 1=0.252=0.5,取卷=1因此，共選擇五臺泵3.選擇管路系統(tǒng)管路趟數(shù)的確定根據(jù)泵的總臺數(shù)，選擇典型的五泵三趟管路系統(tǒng)，二條管 路工作，一條管路備用。正常涌水時，二臺泵向二趟管路 供水，最大涌水時，只要三臺泵同時工作就能達(dá)到在20h的最大涌水量，故從減少能耗的角度可采用三臺泵向三趟 管路供水，從而可知每趟管內(nèi)流量Qg等于泵的流量。管路材料由于井深大與200nl確定采用無縫鋼管初選管徑：選擇排水管徑：管徑選擇要考慮運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和初期投資費(fèi)用，一般 用如下公式計算：. dp =0.0188 JQg/Vp =0.0188 J400/1.52.2 =0.269 0.326mm從表中選取3258無縫

5、鋼管，則排水管內(nèi)徑dp=325-212=301mm'式中 dp排水管內(nèi)徑，miQg 通過管子的流量，m/h；Vp 排水管內(nèi)的流速，通常取 Vp=1.52.2 m/s, 在這個速度范圍內(nèi)工作較為經(jīng)濟(jì)，故稱為經(jīng)濟(jì)流 速。選擇吸水管徑：為了提高吸水性能，防止氣蝕發(fā)生，吸水管直徑 一般比排水管直徑大一級，流速在0.8 1. 5 m/s 范圍內(nèi)。dp= d / p+25 103=350mm,fe擇 351 8 無縫鋼管驗算流速：Vx=4Q/ (3600口d2x) =4 450/ (3600口0.351 2) =1.29m/s,在0.51.5范圍內(nèi)(4)驗算壁厚130.5dp(0.4p1.3p1)

6、 C1) 0.1580 0.4 0.011 326.7 0.5 30.1 (., 80 1.3 0.011 326.7=0.68 cm< 1.2cm因此，所選壁厚合適計算管路特性管路布置任何一臺水泵都可經(jīng)三趟管路中的任一趟排水， 如下圖所 示：估算管路長度lp=Hc+(4050)=440450.取lp=450m,吸水管長度為8m阻力系數(shù)Rt的計算計算沿程阻力系數(shù)。對于戲、排水管，由于流速V> 1.2m/s,可按涉維列夫公式計算如下，分別為：x =0.021/dxo.3=0.021/0.351o.3=0.0287p=0.021/dpo.3=0.021/0.301o.3=0.0301局

7、部阻力系數(shù)，通過查附表，對于吸、排水管路附件其阻力系數(shù)分別列如表 表中。吸水管附件 名稱數(shù)量系數(shù)值底 閥13.790 °彎頭10.294收縮管10.1x 4.094排水管附件名稱數(shù)量系數(shù)值閘閥20.26X2=0.52止回閥11.790 °彎頭40.294X4=1.176三通40.7X4=2.8四通12X1.5=3.0擴(kuò)大管10.530°彎頭20.294X2/3=0.1969.892-(xd5g dxlpP, 5dPdxp1)d43804.0949.892 12 0.02875 0.03015449.807(0.351)5(0.0301)5(0.351)4(0.30

8、1)46.1 10 5h2/m5管路特性方程對于選定的系統(tǒng)，可應(yīng)用管路特性方程得_ _ 2H H c KRtQ式 中 K考慮水管內(nèi)由于污泥淤積后減小而引起阻 力損失增大的系數(shù)，新管 K=1 ,舊管K=1.7。所以有：新管 H1 Hc RQ2 294 9.9 105Q2舊管 H2 Hc 1.7RtQ2 330 1.04 10-4 Q2繪制管路特性曲線，確定工況點(diǎn)根據(jù)求得的新、舊管特性方程，取八個流量值 求得相應(yīng)的損失，如下表所示。多級200250300350400450500500Q/m3?h-1Hi/m404.5404.7405405.4405.9406.3406.9407.5H/m404.8

9、405.2405.8406.4407.2408.0408.9410.0單 級Q/m3?h-12025303540455055Hi/ m40.540.540. 540.540.640.640.740.8H2/m40.540.540.640.640.740.840.941利用 表繪制出管路特性曲線如圖：圖6 3G管路特性曲線與索特性曲線o o o (sex11W90 ! L (EZH 8 7新舊管路特性曲線與揚(yáng)程特性曲線的交點(diǎn)分別為Mi和M2,即為新舊管工況點(diǎn)，由圖可知：新管工況點(diǎn)參數(shù)為QMi=574m% ,HMi=440m,mi =0.78,H smi =6.4m,N mi=564KW, 舊管工

10、況 點(diǎn)參數(shù) 為Qm2 = 537 吸 ，HM2=453m, M2 =0.77, H sM2 =6.8m, N M2 =540KW,因 MI、 M2均大于0.7 ,允許吸上真空度H smi =m ,符合規(guī)范要求。4.校驗計算由舊管工況點(diǎn)驗算排水時間舊管狀態(tài)時每臺水泵的流量最小，因此應(yīng)按舊管工況點(diǎn)校核。正常涌水時，工作水泵同時工作的排水時間應(yīng)為Tz= 30=io.6h*2 690最大涌水時，工作水泵和備用水泵同時工作的排水時間應(yīng)為Tmax= ax2£J3T=11.8h(ni n2)QM2 (2 2) 690實際工作時，只要3臺泵同時工作即能完成20h內(nèi)排出24h的最大涌水量。經(jīng)濟(jì)性校核m

11、i =0.78 0.85 max=0.85 0.8 0.68M2 =0.77 0.68穩(wěn)定性校核HC=334 (0.9 0.95)iHo=0.9700 630其中Ho為單級零流量揚(yáng)程5.計算允許吸水高度在新管狀態(tài)時，允許的吸水高度最小，因此應(yīng)根據(jù)求得的新管工況點(diǎn)H3M1及當(dāng)?shù)氐臏囟扔孟率竭M(jìn)行計算取 pa=9.8 104Pa, pn=0.235 10，Pa,=9.8 10、/吊,則允許的吸水高度為Pa Pn8 lx x 1 Hx Hsmi 10 0.24 ( xf 7一)Q2mi 254g d x d x= 6.4 109.8 1049.8 1030.235 1049.3 1030.240.02

12、87 8 4.094 1)( 7500.3514 )(36000.3515)2=6.25m6 .電機(jī)功率計算為確保運(yùn)行可靠，電動機(jī)功率應(yīng)有新管工況點(diǎn)確定，其計算公式如下:3QmiHmi9.8 10750 360N d = Kd =1.11000 3600 mi 1000 3600 0.781036.5KW根據(jù)產(chǎn)品樣本取 Nd=1050KW式中，Kd-電動機(jī)余量富余系數(shù)，一般當(dāng)水泵軸功率大于100KW時取1.17 .電耗計算全年排水電耗Qm 2HM 2(n zT zrz n maxT max r max)1000 3600 M2 c d w9.8 103 690 3721000 3600 0.8 1 0.95 0.952 7.48 2954 6.36 70=5.99 106KW h/Y噸水百米電耗驗算式中nz、nmax,年正常