530三段泵房排水设备选型.doc

530三段泵房排水设备选型 为解决530三段部分的排水问题，在530采区三段轨道集中巷和皮带集中巷之间，布置水仓及排水泵房，采区正常涌水量和最大涌水量分别为407m3/h和532m3/h。采煤工作面的水，自流至采区水仓（预计标高为-550m），采用集中排水方式，经530三段泵房水泵排至-466m（即为出水标高）轨道大巷水沟，排水管长度约为3000米，然后，自流至430采水仓后，由430采区泵房水泵排至中央水仓，最后由中央泵房水泵排至地面水处理站。掘进期间掘进工作面的水采用小潜水泵排至采区轨道上山水沟。皮带上山的水经皮带上山联络巷流至采区水沟，然后，自流至大巷水沟，后自流至530采区水仓，排至地面536，540 （一）选型依据 1、涌水量正常涌水量Q正407m3/h；最大涌水量Q大532m3/h； 2、排水高度出水标高ha－466m； 泵房标高hb－550m； 排水高度Hha－hb84m； 3、排水方式斜巷排水； 4、矿井水质 Ph7； （二）初选水泵 1、泵房最小排水能力确定 ①正常涌水量时，工作水泵最小排水能力 式中QB正常涌水量时，工作水泵最小排水能力，m3/h； Q正泵房担负的正常涌水量，407m3/h。 代入数据有488.4m3/h ②最大涌水量时，工作水泵最小排水能力计算 式中QBm最大涌水量时，工作水泵最小排水能力，m3/h； Q大泵房担负的最大涌水量，532m3/h。 代入数据有638.4m3/h 2、水泵扬程估算 式中HB水泵扬程估算值，m； H排水高度，84m； S吸水高度， 5m； ηg管道效率， 0.78。 代入数据有 114m 3、水泵型号选择及台数确定 根据计算的QB264m3/h、QBm414m3/h及HB114m，初选矿井主排水设备为MD280-434型水泵。其技术数据如下 QH280m3/h HH＝172m PH200kW nH1480r/min 4、水泵台数确定 ①工作水泵台数确定 ，取工作水泵2台。 ②备用水泵台数确定 ，取备用水泵2台。 ③检修水泵台数确定 ，取检修水泵1台。 确定泵房内水泵台数为5台，其中2台工作， 2台备用， 1台检修。 （三）管路选择 1、排水管路数选择 根据泵房内水泵的型号及台数，确定敷设3路排水管，2路工作，1路备用，主排水系统图见下图。 轨道下山排水系统图 2、排水管选择 ①排水管内径选择 式中dp排水管内径，mm； QH所选水泵额定流量，280m3/h； V排水管经济流速， 1.5m/s。 代入数据有 取排水管规格为Ф2737无缝钢管，排水管内径为259mm＝0.259ｍ。 ②排水管路流速 式中Vp排水管路流速，m/s； dp所选排水管内径，0.259m； Q1所选水泵额定流量，280m3/h。 代入数据有 3、吸水管路选择 ①吸水管路内径 吸水管内径取比排水管内径大25mm。 dxdP25 式中dx吸水管内径，mm； dp所选排水管内径，259mm。 代入数据有 dX25925284mm 取排水管规格为Ф2997.5型无缝钢管，吸水管内径284㎜＝0.284ｍ。 ②吸水管路流速 式中Vx吸水管路流速，m/s； dp所选吸水管内径，0.284m； Q1所选水泵额定流量，280m3/h。 代入数据有 （四）水泵工况点、功率 1、吸水管阻力损失 （1）吸水管附件等值长度 吸水管附件等值长度弯管2.78m、底阀41.00m、异径管为11.10m（弯管、底阀、异径管各1件）。 12.78141.00111.1054.88m （2）吸水管等值长度Lx LxS 式中Lx吸水管等值长度，m； 吸水管附件等值长度，54.88m； S吸水高度，5m。 代入数据有 Lx54.88559.88m （3）吸水管阻力损失 式中H afx 吸水管阻力损失，m； 1.7管道淤积的阻力系数； λ损失系数，0.0276； Lx吸水管等值长度，59.88m； dx吸水管内径，284mm； Vx吸水管路流速，1.23m/s。 代入数据有 2、排水管阻力损失 （1）排水管附件等值长度 排水管附件等值长度闸阀2.20m、弯头2.20m、单流三通17.61m、直流三通8.80m，逆止阀123m。 32.2052.20117.6118.801123167.01m （2）排水管等值长度Lx Lp HL 式中LP排水管等值长度，m； H排水管长度，3000m； 排水管附件等值长度，167.01mm； L排水管在泵房内长度，30m。 代入数据有 Lp3000167. 01303197.01m （3）排水管阻力损失 式中Hafp 排水管阻力损失，m； 1.7管道淤积的阻力系数； λ损失系数，0.0284； Lp排水管等值长度，3197.01m； dp排水管内径，0.259m； Vp排水管路流速，1.48m/s。 代入数据有 （4）排水管出口动能损失 3、管道总损失 HafHafxHafpH动损 式中Haf 管路阻力总损失，m； Hafp 排水管阻力损失，66.53m； Hafx 吸水管阻力损失，0.76m； H动损 排水管出口动能损失，0.19m； 代入数据有 Haf0.7666.53＋0.1967.48m 4、管道阻力系数及管道特性方程 （1）管道阻力系数 式中R 管路阻力系数； Haf 管路阻力总损失，67.48m； Q 水泵额定流量，280m3/s。 代入数据有 8.6110-4 （2）管道特性方程 HmHSRQ2 式中H排水高度，84m； S吸水高度， 5m； R 管路阻力系数,8.6110-4。 代入数据有 Hm8458.6110-4Q2898.6110-4Q2 （3）水泵工况点确定 取不同的Q值得出相应的H值，在MD280-434型水泵特性曲线上，如下图，绘出管道特性曲线，得水泵工况点 Qm296m3/h Hm164m ηm77 n1480r/min MD280-434型水泵特性曲线 5、验算水泵 （1）正常涌水量时的排水时间 T正16.5＜20h （2）最大涌水量时的排水时间 T大14.4＜20h （3）水泵轴功率 N轴 式中N轴水泵轴功率，KW； Qm水泵在工况点处流量，296m3s； Hm水泵在工况点处扬程，164m； ηm水泵在工况点处效率，77； γ矿井水比重，1.02103。 代入数据有 N轴 （4）电动机功率 N电机 K 式中N轴水泵轴功率，175.12KW； K富裕系数，取1.10； 传动效率， 0.98。 代入数据有 N电机 （五）结论 经计算，确定轨道下山排水设备如下 （1）排水设备MD280-434型水泵五台；两台工作，两台备用，一台检修。配用电机功率200kW，电压1140V； （2）排水管选用无缝钢管Ф2737两路，各3000米，其中两路工作，一路备用； 吸水管选用无缝钢管Ф2997.5。 （3）起动设备选用QJZ－315/1140型防爆起动设备5台。 二、供电系统 1、概况 530采区在530三段皮带集中巷设计一个变电所，主要供采区采掘工作面、皮带输送机、排水用电，安装9台BGP9L－6AK型高防开关，2台KBSGZY－500/6型所内变。 2、负荷统计 设备名称 型号 功率 KW 台数 合计功率 KW 电压等级 V 采煤工作面综采面，一个工作面生产，另一个备用 采煤机 MG400/930 685 1 930 3300 前部运输机 SGZ-800/400 375 1 400 3300 转载机 SZB-730/132 132 1 132 1140 破碎机 PCM110 110 1 110 1140 乳化泵 MRB 200/31.5 160 3 160 1140 喷雾泵 KPB-250/10 55 2 55 660 双速绞车 SDJ-20A 22 2 44 660 回柱机 JH2-5 7.5 1 7.5 660 皮带运输机 SSJ 800/255 110 1 110 660 皮带运输机 SSJ 800/275 150 1 150 660 张紧绞车 7.5 2 15 660 多级泵 QSWK65/25 7.5 2 15 660 ΣP1 2128.5KW 掘进工作面（两个综掘，一个普掘） 综掘机 EBZ132TY 222 2 444 1140 皮带机 SSJ800/55 55 2 110 660 皮带机 SSJ800/255 255 2 220 660 绞车 JD-25 25 2 50 660 排沙泵 QBK50/50 22 2 44 660 多级泵 100D164 18.5 2 37 660 局扇 KDF 27.5 2 30 660 信保 WZXZ-4-Ⅱ 4 2 8 660 涨紧绞车 JBY4-4 7.5 2 15 660 绞车 JD-25 25 1 25 660 耙装机 P-60B 30 1 30 660 喷浆机 XZ-7 4 1 4 660 局扇 KDF 27.5 1 15 660 信保 WZXZ-4-Ⅱ 4 1 4 660 ΣP21036KW 排水泵 排水泵 200D453 200 5 1000 1140 ΣP31000KW 轨道上山绞车 卡轨车 KWGP-60/900J 90 1 90 660 ΣP490KW ΣP总 4254.5KW 3、负荷计算 采用需用系数法进行计算 即SΣP 4254.52978.2KVA 式中 S-----视在功率，KVA； ΣP----参加计算的设备额定功率之和，KW； Cosα--参加计算的设备功率因数，取0.7； Kr------总需用系数，负荷统计为实际运行功率，取0.7； Ks ------同时系数，取0.7； 4、高压电缆的选择 1供电电缆的选择 计算长时工作电流Iｇ＝Ｓ/U 式中 Iｇ----长时工作电流 A S-----供电线路视在功率 KVA U-----线路平均电压 KV Iｇ＝＝286.5A 参照长时工作电流选择电缆，选用两条YJV22 395ｍｍ2交联聚乙烯塑料绝缘电力电缆，额定电流286A。 按允许电压损失校验电缆截面 根据公式 ΔU＝KPL 式中K----电缆每兆瓦公里电压损失百分数，查表此处为0.73； P----参加计算的有功功率总和，2.978MW； L----电缆总长度 ， 3Kｍ 。 430采区变电所到530采区三段变电所的电压损失为 ΔU1＝0.0073*2.978*3＝6.5265.16 ｍｍ2 所选电缆满足要求 。 附设备明细表 序号 项目名称 型号 单位 数量 备注 1 采煤机 MG400/930 台 1 2 前部运输机 SGZ-800/400 台 1 3 转载机 SZB-730/132 台 1 4 破碎机 PCM110 台 1 5 乳化泵 MRB 200/31.5 台 3 6 喷雾泵 KPB-250/10 台 2 7 双速绞车 SDJ-20A 台 2 8 回柱机 JH2-5 台 1 9 皮带运输机 SSJ 800/255 台 1 10 皮带运输机 SSJ 800/275 台 1 11 张紧绞车 台 2 12 多级泵 QSWK65/25 台 6 13 综掘机 EBZ132TY 台 2 14 皮带机 SSJ800/55 台 2 15 皮带机 SSJ800/255 台 2 16 绞车 JD-25 台 2 17 排沙泵 QBK50/50 台 2 18 多级泵 100D164 台 2 19 局扇 KDF 2 20 信保 WZXZ-4-Ⅱ 2 21 涨紧绞车 JBY4-4 2 22 绞车 JD-25 1 23 耙装机 P-60B 1 24 喷浆机 XZ-7 1 25 局扇 KDF 1 26 信保 WZXZ-4-Ⅱ 1 27 排水泵 MD280-434 4 28 卡轨车 KWGP-60/900J 1 29 移动变电站 KBSGZY-500/6 台 5 30 移动变电站 KBSGZY-315/6 台 7 31 移动变电站 KBSGZY-1000/6 台 1 32 移动变电站 CHP33 1500KVA 台 1 33 钢管 DN250 米 7500 34 高压电缆 YJV22-395ｍｍ2 米 4000