水泵設(shè)計(jì)說明書

1、目錄摘要緒論1.礦水的來源及性質(zhì)2新形勢下對排水系統(tǒng)的要求3設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想4有關(guān)的方針政策5. 設(shè)計(jì)原始資料的估似第一章 .設(shè)計(jì)必備的原始資料和設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)原始資料1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)第二章 .初選排水系統(tǒng)第三章 .設(shè)備選型3.1 定水泵參數(shù)、選擇水泵型號和臺數(shù)3.2 選擇水管3.3 水泵裝置的工況3.4 篩選方案、校驗(yàn)計(jì)算第四章 . 確定泵房、水倉和管子道尺寸并繪制泵房布置圖4.1 估算泵房尺寸4.2 經(jīng)濟(jì)計(jì)算4.3 確定泵房、水倉和管子道尺寸第五章 .論述水泵注水方式及底閥泄漏和防治5.1 水泵的注水方式5.2 水泵底閥產(chǎn)生泄漏的原因5.3 消除和防止水錘破壞作用的措施5.4 水泵底閥

2、堵塞的防治參考文獻(xiàn)礦井主排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)摘 要：認(rèn)真分析題目要求，根據(jù)礦井安全生產(chǎn)的政策，法規(guī)，使用歷史設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)， 結(jié)合煤炭行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，確定以嚴(yán)格遵守礦井安全規(guī)程和煤礦工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī) 范所規(guī)定的有關(guān)條款為依據(jù)，以安全可靠為根本，以投入少、運(yùn)行費(fèi)用低為原 則的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所提供資料，擬估礦井條件，確定礦井對排水系統(tǒng)的具體要 求：通過多種渠道掌握給排水行業(yè)最新信息，初步選擇排水方案并對設(shè)備選型， 進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，確定設(shè)備工況；校驗(yàn)水泵的穩(wěn)定工作條件、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件，排除 不合理方案。對所剩方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，以噸水百米費(fèi)用和初期投入為指標(biāo)篩選 出最終方案。選擇系統(tǒng)配套附件，根據(jù)各設(shè)備外形尺

3、寸及安裝要求，并考慮其運(yùn)行條件， 最終確定泵房及管路的布置圖。最后對水泵的充水方式及底閥泄漏和防治進(jìn)行專題論述。緒 論對排水系統(tǒng)的要求在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，隨時都有各種來源的水涌入礦井。只有極少數(shù)例 外的礦井是干燥。將涌入礦井的水排出，只是和礦水斗爭的一方面，另一方面是 采取有效措施，減少涌入礦井的水量。特別是防止突然涌水的襲擊，對保證礦井 生產(chǎn)有重要意義。礦井排水設(shè)備不僅要排除各時期涌入礦井的礦水，而且在遭到突然涌水的襲 擊有可能淹沒礦井的情況下，還要搶險排水。在恢復(fù)被淹沒的礦井時，首要的工 作就是排水。排水設(shè)備始終伴隨著礦井建設(shè)和生產(chǎn)而工作，直至礦井壽命截止才 完成它的使命。因此，排水設(shè)

4、備是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中不可缺少的，它對保證礦井 正常生產(chǎn)起著非常重要的作用。為了使排水設(shè)備能在安全、可靠和經(jīng)濟(jì)的狀況下工作，必須做好確定排水方 案，選擇排水設(shè)備，進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，施工試運(yùn)轉(zhuǎn)，直到正常運(yùn)行各環(huán)節(jié)的工作。礦水在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，涌入礦井的水流稱為礦水。礦水來源礦井水的來源分為地面水和地下水，地面水是江、河、湖、溪、池塘的存水 及雨水、融雪和山洪等，如果有巨大裂縫和井下溝通時，就會造成水災(zāi)。地下水 包括含水層水、斷層水和老空水。地下水在開采過程中不斷涌出。 涌水量礦水可以用單位時間涌入礦井內(nèi)的體積來度量， 稱為絕對涌水量。一般用“q” 表示，其單位為 m3/h。涌水量的大小和該礦區(qū)的

5、地理位置、地形、水文地質(zhì)及氣 候等條件有關(guān)；同一礦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，其他季節(jié)則變化不大，因此前者稱最大涌水量，而后者稱為正常涌 水量。為了對比不同礦井涌水量的大小，通常還采用同一時期內(nèi)，相對于單位煤炭 產(chǎn)量（以噸計(jì)）的涌水量作為比較參數(shù)，稱它為相對涌水量，或稱為含水系數(shù)。 若以 K 表示相對涌水量，則3K=24q/T （m3/t）式中 q絕對涌水量，m3/h;T同期內(nèi)煤炭日產(chǎn)量，to 設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 排水系統(tǒng)的選擇、設(shè)備的選型，以選出的整個系統(tǒng)在整個礦井服務(wù)期限內(nèi)均 能按有關(guān)規(guī)定的要求排除礦井涌水為原則，盡可能做到安全可靠，投資少，運(yùn)行 費(fèi)用低，自

6、動化程度高，維護(hù)方便。排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，排水泵屬煤礦大型固定設(shè)備，獨(dú)立性強(qiáng)， 備用系數(shù)大。它的穩(wěn)定運(yùn)行和否將直接影響到礦井的安全。煤礦排水的電耗占原煤生產(chǎn)電耗的 10%30%，涌水量大的礦井可達(dá) 60%（改 造指南）。全國國有重點(diǎn)煤礦噸煤排水電耗 。在世界能源日益緊張的今天，我國部分地區(qū)也出現(xiàn)了“電荒” 、“油荒”的現(xiàn) 象，節(jié)能省電在排水系統(tǒng)選型中變得尤為重要。為了改善煤礦生產(chǎn)條件，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)過程中還要 注重科技發(fā)展新成果的合理使用。第一章 設(shè)計(jì)必備的原始資料和設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)的原始資料 豎井開拓，井口標(biāo)高 ，水平標(biāo)高 ; 正常涌水量 ，最大涌水量 ； 正

7、常涌水期按 天，最大涌水期天； 礦水中性，礦水密度 ； 服務(wù)年限年； 礦年產(chǎn)量萬噸； 礦井電壓 。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 確定合理的排水系統(tǒng)。 選擇排水設(shè)備。 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)概算。 繪制水泵房布置圖。論述水泵注水方式及底閥泄漏和防治。第二章 初步考慮排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原始資料：某礦井，年產(chǎn)量120萬噸，豎井開拓，井口標(biāo)高+16.3m,水平標(biāo)高-270m, 正常涌水量7.5m3/min ,最大涌水量8.34m3/min ,礦水中性，礦水密度1020kg/m3, 最大涌水期按 65 天計(jì)算，服務(wù)年限為 40 年。由設(shè)計(jì)原始資料可知， 該礦井的排水系統(tǒng)應(yīng)采用單水平開采的系統(tǒng)。 單水平 開 采 系 統(tǒng) 有 以 下 幾

8、種 ， 如 圖 11 所 示 ：圖11單一水平幵采的排水系坯 一應(yīng)接排才J人_宜接尙能£一闔隔串咲,&_分段掙戒，曲一運(yùn)過帖扎直圖1 1所示的（e）為斜井開拓的排水系統(tǒng)，故排除此方案。圖（a）、（b）、（c）、（d）的開拓方式均是豎井開拓。由此，可供選擇的排水系統(tǒng)有以四種： 圖（a）采用直接排水方式在開采水平設(shè)水泵房，將礦井涌水集中到水倉排 至地面，這種排水系統(tǒng)的水平和泵房數(shù)量少， 系統(tǒng)簡單可靠，基建投資和運(yùn)行費(fèi) 用少，維護(hù)工作量要減少一半以上，需用的人員也少。圖（b）設(shè)置在同一水泵房內(nèi)的兩臺水泵直接串聯(lián)時，若其正常工作的轉(zhuǎn)向 是相反的，而且有功率足夠大的兩端出軸的電動機(jī)同時

9、拖動兩臺串聯(lián)工作的水 泵。否則，只能采用兩套獨(dú)立的水泵機(jī)組串聯(lián)工作。在后者情況下必須調(diào)整好兩臺水泵的工況。無論哪一種情況都必須增加在高壓下工作水泵的外殼強(qiáng)度和填函 密封的能力。圖（c）設(shè)置中間水泵房，但不設(shè)置中間水倉，上下水泵間隔串聯(lián)工作，該方案操作程序復(fù)雜，而且處于下部的水泵仍有受到全部水柱壓力的可能，唯一的優(yōu)點(diǎn)就是不需要中間設(shè)倉。圖（d）采用分段排水，在井筒中部設(shè)置一套排水系統(tǒng)，可有效降低主排水 設(shè)備的揚(yáng)程，從而降低主排水設(shè)備的規(guī)模。缺點(diǎn)是當(dāng)一套排水設(shè)備發(fā)生故障是，會影響整個礦井的排水，而且設(shè)備數(shù)量較多，井筒中的管路復(fù)雜，不利于安裝和維護(hù)。根據(jù)原始資料并依據(jù)礦井安全規(guī)程和煤礦工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范

10、，本著盡量 減少水泵數(shù)量的原則，并且考慮基建、維護(hù)、運(yùn)行成本的簡易程度，選用圖（a） 的方案作為本設(shè)計(jì)的排水方法第三章設(shè)備型選一.確定水泵參數(shù)、選擇水泵型號和臺數(shù)：選擇水泵的型式和臺數(shù)應(yīng)符合礦井安全規(guī)程和煤礦工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范 的規(guī)定。若有兩種或兩種以上符合要求時，應(yīng)選其中尺寸小，效率高的水泵，而 且水泵的臺數(shù)應(yīng)盡可能少。只有在不得已的情況下，才采用兩臺水泵并聯(lián)排水。1 水泵必須的排水量依據(jù)礦井安全規(guī)程，水泵必須的排水量應(yīng)為：3Q _1.2q m /h由于該礦井 qz =7.5 m3/min = 450 m3/h，qmax = 8.34 m3 / min = 500 .0m3 /h，所以該煤礦所選工

11、作水泵組的工作能力應(yīng)為：Qb -1.2qz 1.2q max工作水泵組和備用水泵組的總工作能力:備用水泵的工作能力：Qb0.7 1.2qz1Qb 二 Qb max - Qb取二者較大值:B maxQB 二 378 m 3/h檢修泵組的工作能力:Qb =0.25 Qb式中:qz正常涌水量，m3/h ;qmax最大涌水量， m3 / h ;Qb工作水泵的排水能力，m3/h ;QBmax工作水泵組和備用水泵 組的總工作能力，m3/h;QB工作水泵和備用水泵的 排水能力，m3/h;Qb檢修水泵的排水能力，m3 / h2. 估算水泵必須的揚(yáng)程:HB 二 Hg/ gH P HX l_ ng式中：Hg排水高

12、度。Hg= Hp+Hx+I (m);H p泵排水高度暫取井筒高 度(m);Hx吸水高度，取Hx =5 (m);I管子高出井筒的深度，取1=1 (m);g管路效率，對于豎井取g=0.90.95 ；對于斜井，當(dāng)傾角:30，取 g =0.83 0.8 ;當(dāng)：=20 30，取0.8 0.77;當(dāng):：20時，取0.77 0.74 (一般取較大者為宜3. 預(yù)選水泵根據(jù)以上參數(shù)，參照泵產(chǎn)品樣本可初步確定該礦井所需水泵的型號為：200D-65,250D-60其詳細(xì)資料如下：表3 -1型號流量Q(m3/h)揚(yáng)程H(m)單級揚(yáng) 程Hi(m)單級零揚(yáng)程Hio (m)級數(shù).HB1 -HiD280-65280331.

13、2565715D300-6530032565745參照泵產(chǎn)品樣本可知 D280-65X 5Q300-65 X 5的參數(shù)如表3 2所示。"H4-/SI,7/X/二PSIjiJ/丿A鼻/¥ knL*ZI1一200dO 61)4U-ei 壬】<204M 432表3 2流量揚(yáng)程轉(zhuǎn)速軸功 率配帶電動機(jī)效率必需 汽蝕 余量葉 輪型號QHnPa功率型號n名 義 直 徑泵重m/Hmr/mi nkWkW%mmmD280-65X 5280331. 251480358.6450Y400L-470. 43。354301370D300-65X 53003251480340440Y355L-47

14、644352000以上兩種泵的性能曲線如圖3 1所示:D23O-65 型泵性能曲線 U=1480r/min)帥*10QD30S65型泵性能曲線G=1480r/min)4. 穩(wěn)定性效驗(yàn)為保證水泵穩(wěn)定工作：0.9Hc>He,其中Ho= Hio表3 3型號HeHo0.9Ho穩(wěn)定性5. 確定泵的臺數(shù)由于該礦qz m3/h，所以需要設(shè)置 水泵，各水泵的排水量如表 3-4所示:表3-4水泵的排水量工作水泵Qb備用水泵FQb檢修水泵JFQb排水量(m3/h)由表3-5可知，所需水泵的臺數(shù)為:表3-5各種水泵的臺數(shù)D280-65X 5D300- 65 X 5Qb n =Qm* Qbn =Qm“Qbn Q

15、m水泵的總臺數(shù)=n +n"+n"式中：n、n和i分別為工作、備用和檢修水泵的臺數(shù)Qm水泵的額定流量（m3/h）。選擇水管根據(jù)煤礦安全規(guī)程的要求和水泵工作臺數(shù)，設(shè)置兩趟管道，一趟工作, 一趟備用。1. 排水管選擇計(jì)算m計(jì)算可得:（1）根據(jù)礦井安全規(guī)程相關(guān)規(guī)定，計(jì)算排水管管徑時，經(jīng)濟(jì)流速Vp =1.5 2.2 m/s ;則排水管管徑根據(jù)公式表2- 1型號D280-65X 5D300- 65 X 5額疋流量Qm （m /h）d0.0188/Qm (m) Vpm。式中dp 排水管計(jì)算內(nèi)徑,(2) 管壁厚度的計(jì)算根據(jù)表3-1取各水泵外徑如下表所示：表2-2型號D280-65X 5D3

16、00- 65 X 5外徑(mm)(3) 排水管壁厚的驗(yàn)算自標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17395-1998查得外徑為245mm的無縫鋼管管壁厚度中有8、10、12、14、16、18mm等等。取壁厚S = 8mm試算，此時dp=245 -2 8 =229 mm，所需壁厚：=0.5d(Rz 0.4 ppC Rz-1.3p-1) C可以滿足要求，排水管采用此為方案一。自標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17395-1998查得外徑為273mm的無縫鋼管管壁厚度中有 8、10、12、14、16、18mm等等。取壁厚S = 8mm試算，此時dp =273 -2 8 =257 mm，所需壁厚：=0.5dp(尺 0.4p -1) CpYRz

17、-1.3p(5)可以滿足要求，排水管采用此為方案二。自標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17395-1998查得外徑為的無縫鋼管管壁厚度中有8、10、12、14、16、18mm 等等。取壁厚 S = 8mm 試算，此時 dp = 299 2匯 8 = 283 mm，所需壁厚:-0.5dp(Rz 0.4 p Rz -1.3p-1) C可以滿足要求，排水管采用此為方案三。自標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17395-1998查得外徑為325mm的無縫鋼管管壁厚度中有 &10、12、14、16、18mm等等。取壁厚S = 8mm試算，此時 dp=325 -2 8 =309 mm，所需壁厚：、.=0.5d(Rz 0.4 pp Rz

18、 -1.3p-1) C可以滿足要求，排水管采用此為方案四。以上各式中：dp管徑，cm;p水管工作壓力，p = 0.11Hg，kg f /cm2;Rz許用應(yīng)力，kg f /cm2。鑄鐵管Rz = 200 kg f/cm2;焊接鋼管Rz =600 kg f /cm2;無縫鋼管 R 800 1000 kg f /cm2。C附加厚度，對于鑄鐵 管C=0.70.9 cm;焊接管C =0.2 cm;無縫鋼管 C =0.1 0.2 cm。綜上可得，各水泵的排水管規(guī)格如表 3-3所示：表2-3型D280-65 X 5D300- 65 X 5號萬案一萬案一方案二方案四排水管規(guī)格(mm)© 245 X

19、8© 273X 8© 299 X 8© 325 X 8(3)吸水管直徑確定根據(jù)礦井安全規(guī)程第2 - 138條，管徑常按經(jīng)濟(jì)流速Vx=0.81.5m/s計(jì)算, 則吸水管管徑根據(jù)公式dx =0.0188, Qe m計(jì)算可得：1 Vx表2-4.”一1"型號D280-65X 5D300- 65 X 5額定流量Qm (m3/h)280450(Q dx=00188 局(m)0.2570.2120.2660.219式中dx吸水管內(nèi)徑(計(jì)算),m.查手冊根據(jù)GB/T 173951998可確定各水泵的吸水管規(guī)格如表 2-5所示:表2-5型D280-65 X 5D300-

20、65 X 5號萬案一萬案一萬案三方案四吸水管規(guī)格(mm)© 273 X 7© 299 X 8© 299 X 8© 325 X 82. 繪制管子道系統(tǒng)圖：管道系統(tǒng)圖如圖3 2所示'951-底閥；2-水泵；3、6-閘板閥；4-逆止閥；7、10、11、12、13、14-彎頭5、8、9-三通；15-排水管3. 估算管道長度排水管道長度可估算為：Lp =(Hp -7.5)丄 L2 L3 二 m ,取 Lp =350 m ；式中：L!水流經(jīng)泵房內(nèi)排水管的長度，一般取L!=2030m；L2 管子道中的管子長度，一般取 L2=2030m；L3 井口出水管長度，一

21、般取 L3=1520m。吸水管長度Lx =8 m三、水泵裝置的工況1.求管路特性方程式并繪制管路特性曲線由上文計(jì)算可知排水管和吸水管的長度，不計(jì)管徑差異，近似地按排水管徑計(jì)算其特性，貝U：L p = 350 mLx = 8 m排水管道管件局部阻力系數(shù)如表3- 1所示表3- 1管件局部阻力系數(shù)名稱簡圖局部阻力系數(shù)E閘板閥Xx/d1/8，1/4，3/8, 1/2，5/8, 3/4, 7/8, 1E97.8，17，5.52, 2.06，0.81，0.26，0.07，0.01止回閥Ia °70， 60, 55, 50, 45, 40E1.7, 3.2, 4.6, 6.6, 9.5, 14底閥

22、（帶濾網(wǎng)）Ds mm75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400E8.5, 7.6, 6, 5.2, 4.4, 3.7, 3.4, 3.1V漸縮管擴(kuò)大管Er/R90彎頭彎頭££口=9090°90 90彎頭阻力系數(shù)三通0.1,10®15® , 20°30。, 45°55°0.2 ,0.5 ,0.60.7 ,0.80.90.1 , 0.2 , 0.3,0.4,0.5 , 0.6 , 0.7 , 0.8 , 0.90.131 ,0.138 ,0.158,0.206,0.294,0.440,0

23、.661,0.974,1.408直流=0.7匯流=3分流=1.5轉(zhuǎn)彎=1.5管子直徑d(mm)200225250275300沿程阻力系數(shù)入0.03040.02930.02840.02760.0270管子直徑d(mm)325350400450500沿程阻力系數(shù)入0.02630.02580.0250.02410.0234由于管道的沿程阻力系數(shù)入值，由管徑和管壁粗糙度決定，其值見表3- 2表2 -2管道沿程阻力系數(shù)值根據(jù)管路系統(tǒng)圖，查表3- 1得E值如表3-3所示:表3-3名稱數(shù)量局部阻力系數(shù)萬案一萬案一萬案三方案四合計(jì)6.4926.4926.4926.4924.7944.0944.0944.094

24、吸 水 管 件帶過濾網(wǎng)的底閥13.73.73.43.490彎頭10.2940.2940.2940.294收縮管10.10.10.10.1排水 管 件x 3閘板閥（± =_）d 410.260.260.260.26逆止閥11.71.71.71.7轉(zhuǎn)彎流三通11.51.51.51.5x閘板閥（-=1）d10.010.010.010.0190彎頭40.2940.2940.2940.294直流三通20.70.70.70.730o度彎頭20.0980.0980.0980.098合計(jì)黑4.0944.0943.7943.79456.2236.2236.2236.223根據(jù)表3-2得管道沿程阻力系數(shù)

25、值如表3-4所示:表3-4萬案一萬案一方案三方案四則管路阻力系數(shù)Rt可用下式計(jì)算:Rt =2('x 匕 一 )兀 g dx dp dp dx根據(jù)上式得各規(guī)格管徑管路阻力系數(shù)如表 3-5所示:表3-5萬案一萬案二萬案二方案四25Rt ( h /m )故管路特性方程式方案一：對于D280-65水泵在選取管© 245 X 7做為排水管時有:(10)H 二HgRt 心若考慮管路內(nèi)壁結(jié)垢管徑縮小阻力加大，則可利用公式Hm (11)結(jié)合H和H 和Q之間的關(guān)系即可列出管路特性參數(shù)（如表3-6所示）。表3-6管路特性參數(shù)3Q, (m /h)0100200250300350H1, (m)H1

26、,(m)方案二：對于水泵在選取管做為排水管時有:(10)H =Hg Rt *Q2若考慮管路內(nèi)壁結(jié)垢管徑縮小阻力加大，則可利用公式H #Hg 1.7Rt *Q2結(jié)合H和H和Q之間的關(guān)系即可列出管路特性參數(shù)（如表 3-7所示）表3-7管路特性參數(shù)Q, (m'/h)0100200250300350H2, (m)H2 , (m)方案三：對于水泵在選取管 做為排水管時有：h 二 rt q2若考慮管路內(nèi)壁結(jié)垢管徑縮小阻力加大，則可利用公式H = Hg 1.7Rt *Q2(10)(11)結(jié)合H和H和Q之間的關(guān)系即可列出管路特性參數(shù)（如表 3-8所示）Q, (m3/h)0100200250300350

27、H3, (m)H3 ,(m)表3-8管路特性參數(shù)方案四：對于 水泵在選取管做為排水管時有:H =Hg Rt *Q2(12)若考慮管路內(nèi)壁結(jié)垢管徑縮小阻力加大，則可利用公式H" =Hg 1.7Rt Q2(13)結(jié)合H和H和Q之間的關(guān)系即可列出管路特性參數(shù)（如表 3-9所示）3Q, (m / h)0100200250300350H4, (m)H； ,(m)表3-9管路特性參數(shù)2.確定工況點(diǎn)由圖31、圖3- 2、圖3-3、圖3-4可知，四個方案都能滿足需要，四個方案各自工況點(diǎn)對應(yīng)的工況參數(shù)如表3-10所示表3- 10 泵的工況點(diǎn)型號流里qm(m3/h)揚(yáng)程H( m)功率P(KW)效率n (

28、%)(NPSH) r(m)新管舊管新管舊管新管舊管新管舊管新管舊管萬案一萬案一萬案三方案四四、篩選方案、校驗(yàn)計(jì)算4.1 驗(yàn)算吸水高度確定水泵的吸水高度，應(yīng)以管路沒有發(fā)生污垢時的工況為計(jì)算依據(jù)。H（二也（NPSH）m 一8 （ ' x 等 + P）Qm2（14）X*兀 g dxdx上式為吸水高度的計(jì)算公式。其中：取p。/ 丫 =10.2 m（因礦井為負(fù)壓通風(fēng)，泵安裝地點(diǎn)的大氣壓力頭應(yīng)比地面大氣壓力頭稍低，在工程上可近似相等）。查表得 t=15 oC 時，pv/ y =0.167 m根據(jù)公式（14）可得各方案的吸水高度，如表4-1所示：表4-1泵允許吸水的高度萬案一萬案一方案三方案四允許吸

29、水的高度由表41可知，方案三和方案四的吸水高度小于經(jīng)驗(yàn)數(shù)值 3.5m，比較容易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，因此泵工作不可靠，不能滿足要求，故舍去方案三和方案四。4.2 驗(yàn)算排水時間正常涌水期和最大涌水期時的排水時間分別為:Tz24 qzniQM24q max(ni n 2)Qm則方案一和方案二的排水時間如表 4 2所示:表4 2排水時間萬案排水時間（h）新管舊管TzTmTzTm萬案一方案四經(jīng)校驗(yàn)排水時間均小于20h，符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定4.3計(jì)算水泵的裝置效率方案一：若電機(jī)效率為 0.92 ,傳動效率c=0.98 ,工況效率為M 3二0.79，管路效率為g3二也二仝13二0.96Hm3 315則裝置效率為Z

30、3 二 M3 " g3 c方案二：若電機(jī)效率為d =0.92 ,傳動效率c =0.98 ,工況效率為M4 =0.78，管路效率為g廠隹 二空782g Hm4 360則裝置效率為Z廠 M4 d g4 c由于方案一的裝置效率相對比較高，故選定方案一。即型水泵 臺，排水管路選管趟，吸水管規(guī)格為4.3 電動機(jī)容量的驗(yàn)算N m 490Nd 二k 叱=1.1101.02kWc0.98式中k富裕系數(shù)，取1.11.5;當(dāng) Q 乞 300m3/h 時，取 1.15;當(dāng) Q 300m3/h 時，取 1.1；c 傳動效率，電動機(jī)和水泵直聯(lián)時，c = 1 , 一般取0.950.98。水泵配套電動機(jī)為，功率k

31、W，大于計(jì)算容量，滿足要求。4.4 選擇配電設(shè)備配電設(shè)備包括控制設(shè)備和啟動設(shè)備。由于一般情況下主要水泵房和井下中央變電所聯(lián)建在一起，水泵的直接起動設(shè)備都放在變電所內(nèi)， 故而應(yīng)和變電所的 配電設(shè)備選擇同一系列。起動水泵時在變電所操作，泵房內(nèi)設(shè)停止按鈕。為了便于控制，可在泵房和變電所之間設(shè)聯(lián)絡(luò)信號。對于降壓起動設(shè)備或饒線型電動機(jī) 的轉(zhuǎn)子控制的選擇根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定，通常電壓在600V以下，電機(jī)容量在150KW 以下時，采用 QC 83防爆啟動器 QJs型自降壓起動器，容量在 150300KW時，可采用XTO系列自減壓起動器或GTTX-61型系列綜合起動器； 若為6KW高壓鼠籠型電動機(jī)，可采用 GKF

32、-H 1起動柜和QKSJ系列電抗器；或 采用QZQ-6A型、KRG-6A型高壓綜合起動器。饒線型電動機(jī)可采用 BP系列頻 敏變阻器和BU1型油浸起動變阻器。根據(jù)前文表 2 2可知，250D 60泵的軸功率為 384KW，電機(jī)功率為 500KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1480 r/min，效率為80%和之配套的電機(jī)為 Y355L 4, 其參數(shù)如表43所示表43電機(jī)參數(shù)電機(jī)型號功率P（KW）額定電壓（KV）轉(zhuǎn)速n（r/min）質(zhì)量m（Kg）單價（元）Y400L-445061480200029600第四章.確定泵房、水倉和管子道尺寸并繪制泵房布置圖估算泵房尺寸計(jì)算泵房洞室的開拓費(fèi)用，必須預(yù)先估計(jì)泵房的尺寸通常泵

33、房都是采用一條軸線布置法。泵房的長、寬和高估算如下:1. 泵房的長度按下式計(jì)算：Lb = nLd A(n 1)(17)式中：n 泵的臺數(shù)；L d 水泵機(jī)組(泵和電機(jī))的總長度(m);A 水泵機(jī)組間的凈空距離，一般可選取1.52.5 (m);由于250D 60泵的外形和安裝尺寸如附I表 2和附U圖2所示，則:Lb 二 nJ A(n 1)2. 泵房寬度按下式計(jì)算:Bb = bj b1 b2m(18)式中：b j水泵基礎(chǔ)寬，一般可按水泵底座外形尺寸在其長度和寬度方向上每邊增加0.10.2m；b1水泵基礎(chǔ)邊到有軌一側(cè)墻壁之間的距離，以通過最寬設(shè)備為原則，一般可選取1.52.0m；b2泵基礎(chǔ)邊到吸水井一

34、側(cè)墻壁之間的距離，一般可選取0.81.0m。由于250D 60泵的外形和安裝尺寸如附I表 2和附U圖2所示，貝Bbj b b23 .泵房高度(Hb)當(dāng)葉輪直徑 D>350mm寸，取 H=4.5 m 當(dāng)D<350 mnW，取H=3 m。泵房頂可采用三心拱或半圓拱。由于 D280-65泵的葉輪直徑為D- 430 mm所以取Hb=4.5 m 。經(jīng)濟(jì)計(jì)算費(fèi)用（即元/m3）作為方案經(jīng)濟(jì)對比?？傎M(fèi)用包括基本投資及運(yùn)行費(fèi)用之和，具體 項(xiàng)目有：設(shè)備購置，安裝工程,井巷工程；將以上各項(xiàng)費(fèi)用總和稱為基本投資，折 合成每年應(yīng)攤的費(fèi)用，稱為設(shè)備及安裝工程折舊及井巷工程折舊費(fèi)； 運(yùn)行費(fèi)用（以 年計(jì)算）包括電

35、費(fèi)、工資、維修費(fèi)及其他費(fèi)用（系指不直接構(gòu)成建筑及工程成本， 而應(yīng)由基本建設(shè)投資解決的費(fèi)用）。經(jīng)濟(jì)計(jì)算如下：1 .勞動定質(zhì)及工資（1）司機(jī)定員：按水泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)，每天三班作業(yè)配備。在冊系數(shù)按井下工人1.3，見下表：表2 1 司機(jī)定員水泵臺數(shù)（臺）班/日每日出勤人數(shù)每日在冊人數(shù)技術(shù)等級357811根據(jù)上表和水泵臺數(shù)n可確定司機(jī)定員為：每日3班，每日出勤人數(shù)為3人，每日在冊人數(shù)為4人，技術(shù)等級為5級。（2）維修工人數(shù)：按下表確定，工資等級按井上。 表22維修工人數(shù)(H)位300400450700100015002000500550300450600700100015002000水泵 臺 數(shù)（n）357

36、811357578200300人11222400500人11223600800人112223根據(jù)上表及該礦的正常涌水量 Q、井深H和水泵臺數(shù)n可確定維修工人數(shù) 為：1人。（3）工資:包括基本工資,輔助工資和附加工資I、基本工資：煤礦工人的基本工資按以下標(biāo)準(zhǔn)確定:表23 煤礦工人（五類地區(qū)）工資等級月工資370047505800U、輔助工資：輔助工資包括津貼、獎金、病傷假工資及其他，按照基本工資的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，井下工人按 70%，地面工人按42%計(jì)算。由I可知，輔助工資如下表所示：表2 4 輔助工資（五類地區(qū)）工資等級輔助工資井下地面349029445253155560336川、附加工資：井下和地

37、面工人的附加工資按占基本工資和輔助工資之和的13%計(jì)算。則按以上標(biāo)準(zhǔn)可知，附加工資如下表所示：表25附加工資（五類地區(qū)）工資等級附加工資3154.74138.455147.682.電費(fèi)計(jì)算由于正常涌水期和最大涌水期各泵的工況參數(shù)相同則年電耗量為：1.051000 3600QHnn n nC ：工wzTz + nmaX" maxTmax)(19)式中1.05 輔助用電系數(shù)；丫一礦水重度，N/m3 ;Q 工況流量，m/h ;H工況揚(yáng)程，mn 水泵工況效率；n c傳動效率；n d 電機(jī)效率；n w 電網(wǎng)效率，一般可選取 n ；n z,nmax正常和最大涌水期水泵工作臺數(shù);r z ,r ma

38、x正常和最大涌水期水泵工作天數(shù),d ；Tz,Tmax正常和最大涌水期水泵工作時間,h ；年電費(fèi)：S? = E ea（20）式中ea當(dāng)?shù)毓I(yè)電費(fèi)單價元/度3. 折舊費(fèi)：（1 ）、基本投資a. 根據(jù)煤炭部門相關(guān)概算指標(biāo)計(jì)算，時間價差調(diào)整；地面建筑工程乘以1.3 ;礦建工程乘以1.2。b. 機(jī)電設(shè)備價格根據(jù)現(xiàn)行出廠價格計(jì)算（設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)6%，材料運(yùn)雜費(fèi)8% ）。c. 安裝工程價格：按照設(shè)備總值的百分率計(jì)算，不同類型的設(shè)備，其百 分率有所不同。作為概算，設(shè)備安裝工程費(fèi)（包括水泵、電動機(jī)、三閥及真空泵等）按設(shè)備價格總值的40.6% （其中，材料費(fèi)為36.4%，安裝費(fèi)為4.2%，工人 工資占安裝費(fèi)中的35%

39、），外加工資調(diào)整58% （按安裝工資計(jì)算），施工管理費(fèi) 率為240.1% （工資總額）。配電設(shè)備安裝費(fèi)：對于高壓鼠籠型電動機(jī)所配屬的 安裝費(fèi)率為11.2%，其中工資占安裝費(fèi)的18% ;對于低壓鼠籠型電動機(jī)所配屬 的安裝費(fèi)率為25.1%，其中工資占1%，對于低壓饒線型電動機(jī)所配屬的配電設(shè) 備安裝費(fèi)率為66%，其中工資占9%，外加工資調(diào)整和施工管理費(fèi)（計(jì)算方法同 前）。對于排水管路安裝費(fèi)率，可根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)（文獻(xiàn)2）計(jì)算，工資調(diào)整和施 工管理費(fèi)仍按前述方法計(jì)算。此外， 輔助車間服務(wù)費(fèi)，按照井筒中管路安裝費(fèi)的 280%計(jì)算。d. 井巷工程概算（包括泵房硐室、管子道、水倉絞車房、硐室及水倉）按下表計(jì)算:

40、表2 6 井巷工程概算指標(biāo)工 程 名 稱技術(shù) 特 征單位數(shù)量單價總分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基價地區(qū)系數(shù)地區(qū)單價直接定額費(fèi)輔助費(fèi)直接費(fèi)施工管理費(fèi)合計(jì)泵房 硐 室3 m1301.0932.732.724.524.517.198.898.8管子道m(xù)274.81.0981.5163.1122.3122.385.2492.9246.45水 倉 絞 車 房3 m1301.0932.732.724.524.517.198.898.8硐室3 m1301.0932.732.724.524.517.198.898.8水倉3 m3301.0932.732.724.524.517.198.898.8說明：a）基價：根據(jù)工程性質(zhì)及技

41、術(shù)特征，查3得出指標(biāo)乘以1.2 ;b）地區(qū)系數(shù)：取1.09 ;c）地區(qū)單價=基價x地區(qū)系數(shù)；d）直接定額費(fèi)二數(shù)量x地區(qū)單價；e) 輔助費(fèi)：通常按直接定額費(fèi)的百分率制定，可選自5(井巷工程輔助費(fèi)概算指標(biāo))；f) 施工管理費(fèi)：按(直接定額費(fèi)+井巷工程輔助費(fèi))X 29.86% ;g) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)=總造價/數(shù)量。(2)、折舊年限：列表于下表27折舊年限項(xiàng)目使用年限(年)年折舊率(%)回收率(%)水泵、電動機(jī)及配電設(shè)備109.64清理水倉及管子道絞車519.24303.27起重機(jī)水倉輔助155.332水泵房及絞車房25420管子道，水倉2546排水管路(無縫鋼管)156.274. 維修費(fèi)：包括大、中、小修

42、及日常維護(hù)所需的必要配件維修及材料消耗數(shù)量。(1) 可根據(jù)國家頒布的礦山機(jī)電設(shè)備配件和維修材料定額制定，配件價格根據(jù)廠家提供的出廠價格，參考文獻(xiàn)4;(2) 清理水倉絞車維修費(fèi)用，當(dāng)采用 JD - 10型絞車時，其維修費(fèi)用按343元/年計(jì)算；(3) 清理水倉絞車鋼絲繩維修費(fèi)按 559元/年計(jì)算；(4) 其余材料費(fèi)是指電動機(jī)、電控設(shè)備的配件和維修材料消耗量，按水泵配件費(fèi)和材料費(fèi)總額的5%計(jì)算；（5）水泵維修費(fèi)規(guī)定為：水泵計(jì)算維修費(fèi)的臺數(shù)二同時工作臺數(shù)X1.33 ;（6）維修費(fèi)匯總表如下：表28維修費(fèi)匯總水泵型號工作臺數(shù)年維修費(fèi)水泵清理水倉絞車清理水倉絞車鋼絲繩排水管說明:1）水泵維修費(fèi)：作為概算，

43、可根據(jù)不同水泵型號的價格乘以維修率（%）;2） 排水管路維修費(fèi)：按不同管徑，每米長度維修率（ %）（見下表）乘 以管子每米單價：表29無縫鋼管維修率無縫鋼管（mm）單位數(shù)量維修率維修費(fèi)© 159米10.28© 194米10.29© 219米10.29© 273米10.31每米單價X維© 299米10.32修率X總長度© 351米10.33© 377米10.34© 402米10.36© 426米10.4由于本設(shè)計(jì)選用的管道是© 325 mm的無縫鋼管，因此其維修率為 0.325/米，其單價為 74

44、.8元/米，總長度為L = Lp +Lx=281.5+8 = 289.5 m （其中Lp =281.5 m , Lx=8 m ），所以維修費(fèi)為：維修費(fèi)=74.8 X 0.325 X 289.5=7037.75 元5. 其他支出：按工資總額的24%計(jì)算。6. 排水費(fèi)用指標(biāo)：將上述各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)費(fèi)用計(jì)算結(jié)果，以年排水量（m3/年）除之，即得到排1m3礦水所需費(fèi)用。將各方案的排水費(fèi)用指標(biāo)列表，衡量各方案的排水合理性，還可以采用“噸水百米電耗”（每排水1噸折合排高100米所消耗的電能）這個指標(biāo)，其定義式為:Et 100m QT H gkw h/t100m(21)x1000 100式中 E水泵裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時的電耗

45、，可由下式計(jì)算:QHTE =102 3600 c dkw h(22)丫礦水重度（kg.r/m 3）;Q工況點(diǎn)的排水量（M3/h）；H工況點(diǎn)的揚(yáng)程（m）;T 工況點(diǎn)正常運(yùn)行時間（h）;水泵工況效率；c傳動效率（% ）；電動機(jī)效率;H將（22）式代入（21）式'并以廠f管道效率代入'得到:式中Et100 m105102 3600 c d g1Et 100m - 0.27233zkw h/t 100mkw h/t 100m(24)z= c d g稱為水泵裝置效率。顯然z愈大，則Et100m愈小由前文計(jì)算可知:Et 100 m105102 3600 c d g105102 3600 0

46、.719二 0.379 kw h /t 100m對于選型比較，在相同排水高度和應(yīng)排除的水量，各方案的c應(yīng)取同一。且d相差也不會太大，故對能耗的影響取決于所選泵的工況點(diǎn)效率和管道效率，可見，這個指標(biāo)綜合表征了水泵裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)品質(zhì)。煤炭部提出Et 100m 0.5的排水裝置，列為高能耗排水裝置。根據(jù)這個指標(biāo)，顯然可定出最佳的排水設(shè)備的選 型方案。由于前文已經(jīng)確定，此處只能用泵，故不用考慮能耗比較，方案也就不用比較，直接確定為：其參數(shù)為：表2 10 方案參數(shù)水泵型號工礦值管道效率（%）水泵裝置效率（%）Et.00m(kw-h/t *100m)流量（m3/h）揚(yáng)程（m）功效（Kw）效率（%）280D-6

47、5280331.259070.495710.38三、確定泵房、水倉和管子道尺寸主要水泵房的尺寸，必須遵守礦井安全規(guī)程 243條的規(guī)定。通常泵房的 設(shè)備都是采用一條軸線布置法，圖示(附圖紙泵房布置圖 )為主要排水泵房 布置總圖，該圖上的各部分尺寸可以逐項(xiàng)計(jì)算如下：3. 1基礎(chǔ)尺寸：基礎(chǔ)尺寸決定于機(jī)組底座大小和重量。機(jī)組底座尺寸應(yīng)從產(chǎn)品樣本中查出。1. 橫向尺寸B(m): 般比泵底座最寬尺寸大，每側(cè)大出0.10.2m;或者由基礎(chǔ)螺釘孔中心向外放出0.150.2m；2. 縱向尺寸L(m): 由底座外邊緣向外放出0.10.15m；根據(jù)需要，在此處縱向尺寸為L=0.15mo3. 高度尺寸H(m):基礎(chǔ)的上表面要比泵房地坪高出 0.2m以上，基礎(chǔ)位于巖石中的深度為0.81.0m，基礎(chǔ)的重量約等于機(jī)組(包括底座)總重量 的五倍。4. 基礎(chǔ)預(yù)留螺釘空的尺寸：可參考下表決定：表3 1預(yù)留孔尺寸預(yù)留孔尺寸螺釘直徑 d( mr)20243035424856孑L寬A (mm100100130130160160180孔深h(mm)200200300300400400500根據(jù)上文及泵的尺寸，螺釘直徑為：d =42 mm，貝9，孔寬 A=160 mm孔深 h=400 mm。3.2 泵房尺寸泵房尺寸依具體