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-700矿井主排水系统设计要点
一、设计依据
排水标高 -500 井底车场标高 -700 矿井正常涌水量 300m3/h 最大涌水量
正常涌水量 260m3/h
220m3/h 矿井预计服务年限 80a 供电电压 6000V 管路安设长度 820m 排水巷道坡度 17° 水的密度、泥沙含量,PH值 1025kg/m3 , 含矿尘微粒 ,PH中性 二、排水设备的选择
1、工作水泵的排水能力
水泵必须具备的总排水能力,根据《煤矿安全规程》的要求,在正常涌水期,工作水泵具备的总排水能力为:
在最大涌水期,工作和备用水泵具备的总排水能力为:
式中:—工作水泵具备的总排水能力,;
—工作与备用水泵具备的总排水能力,;
—矿井的正常涌水量,;
—矿井最大涌水量,。
2、水泵所需扬程的估算
由于水泵和管路均未确定,因此就无法确切知道所需的扬程,一般可由下面公式来进行估算:
式中:—水泵扬程,;
—测地高度,一般取井底与地面标高差,;
—管路效率。当管路架设在斜井,且倾角时,;
3、初选水泵的型号,
考虑矿井原有排水系统设备及材料互换统一,用电合理躲峰的原则,依据计算的工作水泵排水能力和估算的所需扬程及原始资料给定的矿水物理化学性质和泥砂含量,从泵产品样本中选取MD450—60×6型矿用耐磨离心泵,其额定流量Q=450m3/h,额定扬程,转数,电机功率 ,效率高达。则:
工作泵台数 ,取。
备用泵台数 ,取。
检修泵台数 ,取
水泵总台数 台
四、 排水管路的确定
1、管路趟数
根据泵的总台数,在满足《煤矿安全规程》的前提下,在井筒内布置以不增加井筒直径的原则,选用三泵两管路的布置方式,其中一条管路工作,一条管路备用。
2、选择排水管
因为管径的大小涉及排水所需的电耗和装备管道的基本投资,若管径偏小,水头损失大,电耗高,但初期投资少;
若管径选择偏大,水头损失小,电耗低,所需的初期投资费用高。综合两方面考虑,可以找到最经济的管径,通常用试取管内流速的方法来求得。
式中:—排水管内径,;
—通过管子的流量,;
—排水管内的流速,经济流速取
从标准YB231—70钢管规格表中预选钢管,则排水管内径。
3、验算壁厚
δ=0.5×25.3()+0.1 = 0.95cm
因此所选壁厚合适。
式中:—标准管内径,;
—许用应力,无缝钢管取;
—管内水压,估算,;
—附加厚度,无缝钢管取
4、选择吸水管
由和从标准YB231—70钢管规格表中选取的无缝钢管,内径。
验算流速
5、计算管路特性
①估算管路长度
排水管长度可估算为,取,吸水管长度可估算为。
③阻力系数计算
计算沿程阻力系数。对于吸、排水管分别为:
局部阻力系数,对于吸、排水管路附件其阻力系数分别列于表1、表2中。
表1 吸水管路附件其阻力系数
吸水管附件名称 数 量 系 数 值 底 阀 1 3.7 90°弯头 1 0.294 收缩管 1 0.1 表2 排水管路附件其阻力系数
排水管附件名称 数 量 系 数 值 闸 阀 2 止回阀 1 四 通 1 90°弯头 4 直流三通 4 扩大管 1 30弯头 2 管路阻力损失系数,其值为:
式中:、—吸、排水管的长度,;
、—吸、排水管的内径,;
、—吸、排水管的沿程阻力系数,对于流速,其值可按舍维列夫公式计算如下:
、—吸、排水管附件局部阻力系数之和,可查阻力损失系数表得,
g—重力和速度,。
④管路特性方程
⑤绘制管路特性曲线,确定工况点,
根据管路特性方程,取六个流量求得相应的损失(表3所示)。
表3
利用表3中各点数据绘出管路特性曲线(如图3所示),
图3 管路特性曲线与泵特性曲线
管路特性曲线与扬程特性曲线的交点M,即为工况点,由图中可知,工况点参数为,,,,,因大于0.7,允许吸上真空度符合《煤矿井下排水设计技术规定》要求。
五、 校验计算
1、由工况点验算排水时间
正常涌水期和最大涌水期每天必须的排水时间为
式中:—工况点流量
—正常涌水量
—最大涌水量
无论正常涌水期和最大涌水期,每昼夜的排水时间均不超过20小时,符合《煤矿井下排水设计技术规定》规定。
2、经济性校核
工况点效率应满足。
故经济性满足要求。
3、稳定性校核
单级平均额定扬程必须大于管路的测地高度。
4 、计算允许吸水高度
取,,,则允许的吸水高度为:
六、电动机功率计算
根据工况参数,可算出电机必须的容量为:
根据产品样本取。
七、电耗计算
1、全年排水电耗
式中:、—年正常和最大涌水期泵工作台数;
、—正常和最大涌水时期泵
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