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XXXXXX己5采区排水设备选型设计计算说明
XXX机电科
2005/10/3
XXX己5采区排水系统选型设计
选型计算基础：
根据XXX己5采区初步设计说明书载明的数据，己5采区正常涌水量：小时涌水量160 M³，日涌水量为：3840 M³，最大涌水量为：320 M³/h，日最大涌水量为：7680 M³，己5采区泵房地坪标高-78，斜井地面井口标高为+193.5，查阅矿井基本情况资料：斜井长度311.7M，斜井坡度a1：25°；暗斜井长度562 M，坡度a2：14°。排水方案：
初步设计确定的方案是二级排水，即将己5采区的涌水通过己5采区水泵排至二水平水仓，再由二水平中央水泵通过副井筒主排水管路排至地面。这一方案增加了二水平中央泵房的负担，使原本排水能力就不富余的二水平主排水系统更趋紧张。
经过有关技术人员的分析论证认为：采用一次集中排水的方案更符合己5采区的实际，即在暗斜井，暗斜井内新辅设一趟管路，再加上两个斜井内原有的一趟8″排水管路，将己5采区的涌水直接排至地面。这一方案得到了XXX主要领导的认同。
本次排水设备的选型设计计算就是依据上述斜巷集中排水方案和计算基础而进行的。设备选型计算与台数的确定：
一． 排水设备能力与台数的确定。
1.按照《煤矿安全规程》的规定，井下主要排水设备必需有工作.备用和检修的水泵.其中工作水泵的能力,应能在20h内排出24h的正常涌水量,备用水泵的能力应不小于工作水泵的70%.工作和备用水泵的总能力,应能在20h内排出24h的最大的涌水量.检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%,水文地质复杂的矿井,可在主排水泵房内预留安装一定数量的水泵位置.2.必须有工作水管和备用水管,工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出24h的正常涌水量.工作和备用水泵的总能力,应能配合工 作和备用水泵的20h排出24h的最大涌水.3.配电设备应同工作.备用及检修水泵相适应,并能够同时开动工作水泵和备用水泵.有突水淹井危险的矿井,可另行增建抗灾强排能力泵房.二.设备的选择与计算: 1.按正常涌水量确定排水设备所必须的排水能力 Q1=Q r/20=3840/20=192(m³/h)------式1.H1=K(H h+5.50)-------------------------式2.=1.35(27105+5.5)=373.95(M)式中H h=193.5-(-78)=271.5(M)
K为扬程埙失系数,对于斜井K=1.20---1.35
角度大时取K=1.35.根据Q1, H1确定水泵流量和扬程,查阅(上),初步确定水泵型号为:MD280-65/84×6型.2.正常涌水量期间所需的水泵工作台数
ηr=Q1/Q=192/280=0.685(台)------式3
确定水泵工作台数为1台.同时确定备用水泵1台,检修水泵1台.3.正常涌水量期间一昼夜内工作水泵的开泵时间: T r=Q r/ ηr Q=3840/1×280=13.7(h)--------式4 4.排水管直径: Dg=√4Q/∏.Vd3600=4×280/∏.2×3600=0.223(M)-------式5 式中Vd------排水管水流速度Vd=1.5---2.2M/S 取Vd=2.0M/S 根椐Dg=0.223查表确定标准管径D=250MM 5.排水管中实际水流速度: V d1=4Q/3600∏D²=1.59(M/S)-------式6 V d2=4Q/3600∏D∏²=2.48(M/S)6.吸水管直径: Ds=Dg+25(mm)------------式7 =223+25=248(mm)取Ds=250MM 7.吸水管的实际流速
VS=0.8---1.5M/S VS=4Q/3600∏Ds²=4×280/3600∏(0.25)²=1.59(M/S)----------式8 8.管路中扬程埙失
△ =Haf+Hsf=RTQ²=Lj.λ.Vd2/2g------------式9 式9中：Haf--------排水管中扬程埙失
Hsf--------吸水管中扬程埙失 Lj.---------管路计算长度
λ------水与管壁摩擦的阻力系数
查表可知：Dg=200MM时λ=0.0304，Dg=250MM时λ=0.0284，Lj=Ld+L(M)----------式10 Ld=Hh+L1+L2+L3+h1+h2---------式11 Hh=311.7+562=873.7(m)斜井长度 L1=20M---------泵房长度 L2=300M--------地面管长度 L3=200M--------平巷管路长度 h1=2.5M-------环管高度
h2=23M--------超井口标高 Ld=873.7+20+300+200+2.5+23=1419.2（M）L-------管件的等值长度
L=8.8+2.2×8+17.161×3+52×2+2.2×2=185.63M △ =0.0284×（1419.2+185.63）/0.25×1.592/2×9.82=23.5（M）9．吸水高度HS=Hst-(10-Hw)-Hsf-Vs2/2g+(0.24-HO)
查表HS=6.8M
10．水泵总扬程：
Hi=Ha+Hs+Haf+Hsf=294.5+6.8+23.5=318(M)11.选择水泵：
选择水泵的扬程应比计算值5----8%，这是考虑水泵经过磨埙使扬程降低，管壁积垢阻力增加时所需的余量扬程。因此水泵扬程的确定为
H=（1+8%）Hi=1.08×318=343.44(m)水泵工况点的确定：（1）求水泵的级数
ηa=H/He=343.44/65=5.28(级)
取水泵的级数为6级（2）确定水泵工况点：
管路阻力
R=(H-Ht)/Q².ηa=(318-301.3)/280².6=0.000036 式中Ht=Ha+Hs=294.5+6.8=301.3(m)按Ht+RQ²即H=301.3+0.000036 Q²在水泵特性曲线上绘出管路特性曲线。
综合以上计算，查设备手册，选择确定：水泵3台，型号MD280-65/84×6，配用功率500KW。
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