井下水泵房设计 毕业论文.doc

毕 业 论 文论文题 井下水泵房设计 班 级 专 业 矿山机电姓 名 指导教师 完成日期：2012 年5 月10日 前言毕业设计是煤矿职工大学机电专业教学计划的最后一个教学环节，是系统地巩固和总结大学阶段学习的必要途径，是在学习了全部课程的基础上通过学生自己独立地位地完成指定的设计任务，提高理论联系实际，分析问题和解决问题的能力，学会收集资料，查阅参考书和使用工具书正确方法，提高处理数据，编写技术文件的能力，进一步加强设计计算和制图等基本技术的训练，为毕业以后参加煤矿机电工作打下良好的基础。所以这次毕业设计的成果也是对学生大学阶段整个学习成绩考核的主要依据。 鉴于本人水平有限，不足之处在所难免，欢迎各位领导、老师批评指正。 2012年5月目 录前言第一章 概述1§1-1 自然属性1§1-2 矿井的建设情况3§1-3 煤矿的生产现状4§1-4 资源储量核查4第二章 井水泵的选型6§2-1 -250水泵选型基本参数6§2-2 水泵选型7第三章 确定管路系统、计算管径8§3-1 管路趟数确定8§3-2 管路材料和管径的选择8§3-3 计算管路特性9第四章 校验计算8§4-1 验算排水时间8§4-2 经济性校核11§4-3 稳定校核11第五章 计算允许吸水高度12第六章 电动机功率计算12第七章 电耗计算13§7-1 全年排水电耗13§7-2吨水百米电耗校验13后记15 第一章 概述第一节自然属性峻德煤矿位于黑龙江省鹤岗市，是鹤岗煤田最南部的一个矿井，隶属于龙煤鹤岗分公司。全区面积为19.56平方公里，区内东有峻德火车站，北距鹤岗市火车站15公里，西部有201国道通过。于1978年8月动工建设，1981年11月26日正式投产，设计能力为150万吨。1989年1月开发二水平（改扩建，设计能力为300万吨），于2000年10月1日竣工。2008年进行产业升级，矿井生产能力为400万t/a。企业名称：龙煤集团鹤岗分公司峻徳煤矿经济类型：国有独资矿长姓名：宋继臣生产规模：400万吨/年井田面积：19.56平方公里职工人数：6424人营业执照注册号：230400100016238采矿许可证号： C1000002009081120035107煤炭生产许可证号：202304051203安全生产许可证编号：(黑)MK安许证字20040203Y2B矿井地址：黑龙江省鹤岗市兴安区峻德矿自建矿以来，一直按照设计，在采矿许可证范围和有效期内依法开采，三率指标基本按行业规定执行。其地理坐标为东经130º1440，北纬47º1150，北部与兴安矿相邻。其界线为：北部以纬线104150及与F1断层和第十三线联线的垂直截面为北部边界，南止煤系地层与上覆第三系地层的标高不整合接触线；西起煤系地层基盘，东止3号煤层的标高垂直截面，其拐点坐标见下表：峻德矿矿区范围拐点坐标点号XY1234567891011523165052318205231850523156052290005225890522530552262005226005522657052299602259332522593911225961102259750022596870225970002259659022595385225951602259430022593335其地层系统与鹤岗煤田地层相一致，属白垩纪煤系，共含可采和局部可采煤层23层，平均总厚度51.37米，以厚和中厚煤层为主。煤质主要为气煤，其灰分普遍较高，平均值在21.3728.49%，发热量Q=5241-6888卡/克。井田褶皱简单，走向呈北北东，为一倾向东的单斜构造倾角25度35度，一般30度局部最大42度，走向局部有波状起伏，区内构造复杂，断层多呈张性和张扭性断裂，属旋扭构造体系，全区已编号的断层计79条，其中落差大于30米的有39条，落差15-30米的35条，小于15米的5条，其大部分布在矿井南翼和矿井中部，给开采带来不同程度的影响，本区构造大部分作为采区划分境界，造成本矿自然区段划分繁多，本区顶板以粗、细砂岩为主，层节理发育，较易冒落。井田上第四纪冲击层厚度在25-55之间，受断层切割水文地质条件比较复杂，基岩裂隙发育，砂层含水丰富且无隔水层，与井下有良好的导水通道，现矿井涌水量：17602050米3/小时。2008年末地质储量为33405.3万吨。可采储量为19030.2万吨。峻德矿矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井。 第二节 矿井建设情况峻德煤矿是由鹤岗矿务局设计处在1973年设计。并经原并经原黑龙江省煤炭工业管理局73龙建字第627号对峻德立井初步设计的批复，于1978年8月动工建设，1981年11月26日正式投产，设计能力为150万吨。1989年1月开发二水平（改扩建，设计能力为300万吨），于2000年10月1日竣工。2008年该矿进行产业升级改造，矿井生产能力为400万t/a。峻德矿自建矿以来，一直按照设计，在采矿许可证范围和有效期内依法开采，三率指标基本按行业规定执行。第三节煤矿生产现状矿井开拓方式立井多水平，分区开拓。一水平：分组大巷、分区石门二水平：集中大巷、分区石门现一、二水平同时生产，三水平正在建设。分水平标高为：地表标高：+235米一水平回风标高：北部+140米、南部+120米一水平：-50米二水平：-250米三水平-500米峻德矿通风方式为：中央边界混合抽出式2008年至2009年采动的煤层主要有17、21、23、27-1、30、33层。采煤地点分别为一水平南二区，二水平南二区、二水平北部三四区和一二区。第四节 资源储量核查一、资源储量计算范围、工业指标、估算结果1、资源储量计算范围峻德井田范围内23个煤层按批准的范围中各拐点的坐标依次连接圈定计算储量。2、工业指标该煤矿混煤化验结果为：灰分普遍较高，平均值在21.3728.49%，发热量Q=5241-6888卡/克。煤种为气煤。3、依法认定的资源储量1）、黑龙江省国土资源厅黑国土资储备字2004013号关于黑龙江省鹤岗市峻德煤矿煤炭资源/储量核实报告矿产资源储量评审备案证明。2）、黑龙江省鹤岗市峻德煤矿占用矿产资源储登记证。4、估算结果根据上述经审批资料提供的资源储量估算：该矿2008年末保有资源储量33405.3万吨。可采储量19030.2万吨。5、“三量”分析该矿2008年末开拓煤量为1689.16万吨，准备煤量为1341.14万吨，回采煤量为305.93万吨，按年产400万吨计算，符合储量规程规定。该矿在开拓布局上，符合合理开采开采程序，厚、薄煤层，不同煤类搭配开采。上年度矿井回采率：77.5%;采区回采率:80.2%;工作面回采率:93.1%。二、矿井剩余服务年限矿井剩余服务年限计算公式采用：式中：a煤矿剩余服务年限，a； G煤矿核定能力时上年末可采储量，万t；取19030.2万t。 A煤矿拟调整的核定生产能力，万ta；取400万t/年。 KB储量备用系数。取1.4。计算结果： a=19030.2/(1.4×400)=34.0年该矿井剩余服务年限34.0年。符合我省对生产能力核定的要求，经储量核算，该矿井核定生产能力400万t/a。二）矿井正常涌水量和最大涌水量+140水平正常涌水量为200 m3/h，最大涌水量为300 m3/h，-50水平正常涌水量为600 m3/h，最大涌水量为700 m3/h，-250水平正常涌水量为1000 m3/h，最大涌水量为1100 m3/h，第二章 水泵的选型第一节-250水泵选型基本参数正常涌水量：Qz=1000m3/h 正常涌水期Rz=320天最大涌水量：Qmax=1100m3/h 最大涌水期Rman=70天排水高度： 从-250水平至+18.5水平总计268.5米重度为10006N/ m3持续时间70d（天）第二节 水泵选型1、水泵选型依据：煤矿安全规程第二百七十八条规定，主要排水设备应符合下列要求：水泵：必须有工作、备用和检修水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排水矿井24h的正常涌水量，(包括充填水及其他用水)。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能同时开动工作和备用水泵。2、水泵的选型计算、正常涌水期，水泵必须的排水能力QBQz=1.2×1000=1200 m3/h、最大涌水期，水泵必须的排水能力QmaxQmax=1.2×1100=1320 m3/h、水泵必须的扬程 HB=(268.5+5) ×(1.251.35)=340370m、初选水泵根据涌水量QB和排水高度HB,查泵产品目录选取MD280-65×6型号泵,其额定流量Qe=280 m3/h,额定扬程He=390m.额定效率为0.77工作泵台数:n1=3.6 取n1=4台备用泵台数：n2=0.7 n1=0.7 取n2=1台检修泵台数：n3=0.25n1=0.25 取n3=1台共计6台泵第三章定管路系统、计算管径第一节管路趟数确定煤矿安全规程第二百七十八条规定：水管：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在 20h内排出矿井24h的最大涌水量。正常涌水时期一台泵工作，最大涌水时期两台泵工作，另外一台水泵作为备用检修水泵。根据各涌水期投入工作的水泵台数，选用两趟排水管路，正常涌水期时可任意使用一趟排水管工作，另一趟备用，最大涌水期时，两管同时排水，单泵单管工作。 第二节管路材料和管径的选择由于排水高度远小于300m，从建设经济型角度考虑，选用焊接钢管初选管径：选择排水管径是针对一定的流量寻找运转费用和初期投资费用两者之和最低的管径。由于管路的初期投资费用与管径成正比，而运转费所需的电耗与管径成反比。所以，通常用关内流速的方法求得，经济流速Vp=1.52.2m/s。排水管内径：m从五金手册中，选取近似的标准管径，初选管内径径为450mm，外径为474mm，壁厚=12mm。吸水管内径的选择,为了提高吸水性能，防止气蚀发生，吸水管直径一般比排水管直径大一级，流速在0.81.5m/s范围内，因此吸水管内径为dx=dp+25=225mm，本次选取dx=500mm验算流速：Vx=Qe3600xdx24=1.48m/s第三节 计算管路特性1、估算管路长度：本站排水从-250水泵房送至地面排水池内，其中垂直提升高度为268.5米，管路铺设为沿副井铺设至副井零零，长度为300米，坡度为11°，从副井零零到地面排水池的长度在约为200米，总计排水管路为500米，吸水管长度可估算为7米。2、计算沿程阻力系数，对于吸、排水管路分别为：=0.026=0.0283、计算局部阻力损失系数、吸水管局部阻力系数：90°弯头一个，渐缩管一个，阻力损失系数查手册列出下表：序号吸水管：名称数量阻力损失系数(x)190°弯头10.2062渐缩管10.1x=0.306、排水管局部阻力系数：电动闸阀两个，逆止阀一个，90°弯头两个，直流三通两个，30°弯头四个，阻力损失系数查手册列出下表：序号排水管：名称数量阻力损失系数(p)1电动闸阀20.5×2290°弯头20.206×23止回阀13.24直流三通21.5×2530°弯头40.294×4/3p=7.89、管路特性方程可写成H=Hc+kRtQ2式中：Hc排水高度268.5mRt管路阻力损失系数 s2/m5Q通过管路的流量    m3/sK管内径变化而引起阻力损失变化的系数，对于新管K=1，对于管内挂污管径缩小10%的旧管K=1.7Rt=8g2xlxdx5+plpdp5+xdx4+pdp4=89.80720.03270.2505+0.03420000.2005+0.3060.2504+7.890.2004=18207.7s2m5=1.39×10-3h2m5所以管路特性方程：新管: H=H+kRQ=268.5+1.39 *10 Q 旧管： H=H+1.7kRQ=268.5+1.39 *10 Q参照水泵的流量范围，选取流量值，列表如下：Q(m3/h)0100150200250280300350H1(m)80282.4299.8322.6355.4377.4393.5438.8H2(m)80292.1321.8363416.2453.8481.2558利用上表绘制出管路特性曲线，新旧管特性曲线和扬程特性曲线的交点分别为M1和M2，即新旧管工况点。第四章校验计算第一节 验算排水时间由旧管工况点验算排水时间 旧管状态时每台水泵的流量最小，因此应按旧管工况点校核。正常涌水时，工作水泵4台同时工作的排水时间应为：T=20H最大涌水时，工作水泵4台与备用水泵2台同时工作的排水时间应为：T=20H第二节 经济性校核 工况点效率经济性校核 工况点效率应满足=0.790.85=0.85×0.8=0.68=0.80.68第三节 稳定校核稳定校核H=268.50.9iH=0.9×360=320第五章 计算允许吸水高度 在新管状态时，允许的吸水高度最小，困此应根据求得的新管工况点H及当地的温度用下式时行计算：HH-10+-+0.24-（+）Qm取P=9.8×10paPn=0.235×10pa=9.8×10N/m则允许的吸水高度为：H-10+-+0.24-（+）Qm =4.16m第六章 电动机功率计算N=K =1.1×=407kw根据产品样本取N=450Kw第五章 电耗计算第一节 全年排水电耗E=（nTr+nT r）=1.06×10kw·h/Y第二节 吨水百米电耗校验e=十=0.490.5kw·h(t·100)吨水百米电耗与水泵效率、传动效率、电动机效率、管路效率的乘积成反比，它反映了矿井排水系统各个环节的总效率，是一种能够林较科学、全面地评价排水设备运行情况的经济指标。煤矿井下排水设计技术规定规定，排水设备吨水百米电耗应小于0.5kw·h,否则便认为是低效设备，不予采用。本设计0.490.5kw·h符合要求 后 记在一个多月的紧张而繁重的井下排水系统的设计过程中，也逐渐曝露出自己在学习上缺点与和实际经验的不足，重要的是自己进一步得到了理论与实践相结合的锻炼，把在职大二年多来学习的理论技术融于实际之中，应用于实际之中，发挥科学技术实际工作中的重要作用，也是今后毕业参加煤矿机电工作的新起点。本设计共七章，十四节，在设计的过程中峻德矿资料室是资料来源，遵守采取排水系统的拟定原则，同时又以煤矿安全规程为基准。参考文献有：1流体机械 中国矿业大学出版社 2001