矿井排水设备选型设计毕业设计

1、 目 录摘要11绪 论21.1 矿水来源及涌水量21.2 离心式水泵的分类22 设计必备的原始资料和设计任务42.1 设计的原始资料42.2 设计任务43 排水设备选型计算51.1 设计依据53.2 排水设备方案53.2.1 泵应具有的排水能力53.2.2 工作，备用，检修水泵工作能力53.2.3 估算水泵必须的扬程63.2.4 排水设备初选63.2.5 水泵的台数73.3 选择水管103.3.1 排水管选择计算103.3.2 管壁厚度的计算103.3.3 吸水管的确定123.3.4 估算管子的长度133.4 确定工况143.4.1 计算管路特性143.4.2 管路阻力系数163.4.3 确定工况173.4.4 校验排水时间183.5 计算水泵装置效率193.6 选择电动机和配电设备203.8 基本投资设备购置213.9 基本投资安装工程223.9.1 计算折旧费233.9.2 年工资费243.9.3 维修费264 确定泵房、水仓和管子道尺寸并绘制泵房布置图294.1 估算泵房尺寸294.2 基础尺寸294.3 泵房尺寸304.3.1 泵房宽度304.3.2 泵房长度304.3.3 泵

2、房高度314.4 水仓、水房及吸水井的尺寸324.4.1 水仓尺寸324.5 吸水井尺寸324.5.1 分水沟及水仓接口高度334.6.1 横向尺寸344.6.2 立管尺寸354.7 起重梁354.8 管子道和管子间355 离心泵结构和特点365.1 概述365.2 离心泵的工作原理、分类、型号及结构365.2.1 离心泵的装置及工作原理365.2.2 离心泵的工作原理375.3 离心泵的气蚀375.4 离心泵的分类375.4.1 单级双吸离心泵385.4.2 按叶轮数目分385.4.3 按离心泵扬程分395.4.4 按泵的用途和输送液体性质分类395.5 离心泵型号及结构395.5.1 离心泵的型号395.5.2 单级单吸离心泵的特点405.6 离心泵的主要零部件405.6.1 叶轮405.6.2 泵轴415.6.3 轴套415.6.4 轴承42总 结43参考文献44致 谢45矿山排水设备选型设计摘要本课题的主要内容是矿山排水设备的选型设计及压水室形状对水泵性能的影响。在此课题的设计过程中，主要运用分析、比较等方法，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

3、状，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来进行综合设计的。本课题来源与工程实际，因此在设计的过程中，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，然后通过 校验水泵的吸水高度、排水时间，以及对各方案水泵装置效率的比较，排除不合理的方案，最后再对方案进行经济核算以确定方案的合理性。有关压水室的专题方面的讨论，进一步优化了水泵的整体结构设计。关键词：排水系统；水泵；工况点1绪 论1.1 矿水来源及涌水量在矿井建设和生产过程中，涌入矿井的水流称为矿水。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。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，

4、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 (1-1)式中 q绝对涌水量； T同期内煤炭日产量。排水设备主要包括：水泵、配套电机、管路、泵房、管子道、水仓及电控设备等。1.2 离心式水泵的分类1. 按叶轮数目分(1) 单级水泵泵轴上有仅装有一个叶(2) 多级水泵泵国上装有几个叶轮2. 按水泵吸水方式(1) 单吸水泵 (2) 双吸水泵3. 按泵壳的结构分(1) 螺壳式水泵 (2) 分段式水泵 (3) 中开式水泵4. 按泵轴的位置分(1) 卧式水泵 (2) 立式水泵1.3 设计的指导思想排水设备的选择要以选出的排水设备在整个矿井服务期限中都可以按有关规定的要求排除矿井涌水为原则。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。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。2 设计必备的原始资料和设计任务2.1 设计的原始资料(1) 竖井开拓，井口标高 58.00m ，水平标高 260.00m ；(2) 正常

5、涌水量6.20m3/min ，最大涌水量 9.27m3/min ；(3) 正常涌水期按 300 天，最大涌水期按65天 ；(4) 矿水中性，矿水密度1020kg/m3 ；(5) 服务年限 30 年；(6) 矿年产量 105 万吨。2.2 设计任务(1) 确定合理的排水系统； (2) 选择排水设备；(3) 绘制水泵房布置图； (4) 设计说明书；(5) 论述专题：泵的结构及特点。3 排水设备选型计算1.1 设计依据设计原始资料：某矿井，年产量105万吨，竖井开拓，井口标高+58.00m，水平标高-260.00m，正常涌水量6.20m3/min，最大涌水量9.27m3/min，矿水中性，矿水密度1020kg/m3，正常涌水期按 300 天，最大涌水期按65天计算，服务年限为30年。3.2 排水设备方案3.2.1 泵应具有的排水能力依据矿井安全规程，水泵应具备以下排水能力： 正常涌水量: 最大涌水量: 3.2.2 工作，备用，检修水泵工作能力 备用水泵的工作能力： (3-1)取二者较大值：检修泵组的工作能力：式中 正常用水量，m3/h ； 最大用水量，m3/h ； 工作水泵的排水能力，m3/

6、h ； 工作水泵组合备用水泵组的总工作能力，m3/h ； 工作水泵和备用水泵的排水能力，m3/h ； 检修水泵的排水能力，m3/h ；3.2.3 估算水泵必须的扬程 (3-2) 式中 排水高度， m ； 泵排水高度暂取井筒高度 m ； 吸水高度，取 m ； 管子高出精通的深度，取 m ； 管路效率，对于竖井取 ；对于斜井，当倾角 时，取 ；当 时，取 ；当 时，取 （一般取较大者为宜）。3.2.4 排水设备初选根据以上参数，参照泵产品样本可初步确定该矿井所需水泵的型号为：表3-1型号流量 Q (m3/h)扬程 H (m）单级扬程 （m）单级零扬程 （m）级数 D280-65280397.565716D300-6530039065746 参照泵产品样本可知D280-655,D300-655的参数如表3-2所示。表3-2 D280-655、D300-655的参数型号流量扬程转速轴功率配带电动机效率必需汽蚀余量轮名义直径泵重QHnPa功率型号m3/Hmr/minkWkW%mmD280-655280397.51480430450Y400L-47043.3530552D300-655300390

7、1480419440Y355L-4764 352000以上两种泵的性能曲线如图41所示： 3.2.5 水泵的台数当q50 m3/h时，而且一台水泵能满足排水要求时，取水泵台数=2；当q50 m3/h时，需要设置三台水泵时，先按求出水泵能力；表 3-3工作水泵备用水泵检修水泵排水量446.4372.48111.65以上，和分别为工作，备用和检修水泵的能力，则所需水泵的台数为； ， ， （3-3）式中 ，及分别为工作，备用和检修水泵台数。 Qm 水泵的额定流量。 水泵总台数=+=5表 3-4D280-655D30065522221155 a) 注意：当工作水泵超过4台时，应适当增加检修水泵，同一泵房内最好选用同一型号和规格的水泵。 b) 其管路系统布置如图图3-2a 1) 图3-2（a）是三台泵两趟管路的布置方式。一台水泵工作时，可通过其中任一趟管路排水，另一趟管路备用；两台水泵同时工作时，可分别通过一趟管路排水。 图3-2 四台水泵管路布置方式（b） 2）图3-2(b)是四台泵三趟管路的布置方式，正常涌水时期两台泵工作，可通过其中任意两趟管路分别排水，另一趟管路备用，最大涌水时期三台泵工作可各用一趟管路排水。 五台水泵管路布置方式五台水泵三趟管路的布置方式，正常涌水时期两台泵工作，可通过其中任意两趟管路分别排水，另一趟管备用；最大涌水期四台泵工作，三趟管路排水，泵在并联管路上工作。 根据上述规定，对于此设计中的D280-656 ，5台水泵，敷设3趟管路，其管路系统布置如上图所示；对于D300-656 ，5台水泵，敷设3趟管路，管路系统布置图如上图所示。3.3 选择水管3.3.1 排水管选择计算管径计算根据矿井安全规程相关规定，管径常按经济流速计算；根据公式 排水管管径计算可得：表 3-5 型 号D280-655D300655额定流量 (m3/h)280 3000.2570.2120.2660.22式中 排水管计算内径，m。3.3.2 管壁厚度的计算 （3-4）式中 管径， cm ； 水管工作压力， ， ；

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