矿井主排水设备选型设计-文库吧

【正文】 ..................49 参考文献 .....................................................................................................................................50 新疆工程学院 |机械工程系 摘要 摘 要 根据设计任务书所提供资料，以严格遵守《矿井安全规程》和《煤矿工业设计规范》所规定的有关条款为依据，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，确定矿井对排水系统的具体要求。 初步选择排水方案，进行设备选型以及相关计算，确定设备工况，校验水泵的稳定工作条件、经济运行条件，排除不合理方案。对所剩方案进行经济核算，以吨水百米费用和初期投入为指标筛选出最终方案。 选择系统配套附件，根据各设备外形尺寸及安装要求，并考虑其运行条件，最终确定泵房及管路的布置图。 对水 泵的轴向力进行分析，并论述了用以平衡轴向力的平衡盘的结构特点、工作原理，以及研究平衡盘的意义。 关 键 词： 矿井涌水 。 水泵 。 工况点 。 设备布置 。 平衡盘 新疆工程学院机械系 Abstract Abstract According to the design plan descriptions of the information provided, to strictly abide by the coal mine safety regulation and coal industry design specification, on the basis of the relevant provisions stipulated by safe and reliable, with low cost, low operating cost for the principle of the design guiding ideology, to determine the specific requirements of the mine drainage system. Preliminary drainage scheme selection, equipment selection and related calculation, determine the working condition of equipment, check the stability of the water pump working condition, economic operation condition and eliminate unreasonable plan. Economic calculation scheme of remnant to tons of water hundreds of meters cost and initial investment as an index screening final plan. Select system supporting attachments, according to the equipment overall dimensions and installation requirements, taking into account the operating conditions, ultimately determine the pump and piping layout. Axial force of pump is analyzed, and to balance the axial force is discussed, and the balance disk structure characteristics, working principle, and research the meaning of balance disc. Key words: mine water。 Water pump。 Point。 Equipment layout。 Balance disc 新疆工程学院机械系 第一章 绪论 1 第一章 绪 论 排水系统的要求 在矿井建设和生产过程中，随时都有各种来源的水涌入矿井。只有极少数例外的矿井是干燥。将涌入矿井的水排出，只是和矿水斗争的一方面，另一方面是采取有效措施，减少涌入矿井的水量。特别是防止突然涌水的袭击，对保证矿井生产有重要意义。 矿井排水设备不仅要排除各时期 涌入矿井的矿水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。在恢复被淹没的矿井时，首要的工作就是排水。 排水设备始终伴随着矿井建设和生产而工作，直至矿井寿命截止才完成它的使命。因此，排水设备是煤矿建设和生产中不可缺少的，它对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。 为了使排水设备能在安全、可靠和经济的状况下工作，必须做好确定排水方案，选择排水设备，进行布置设计，施工试运转，直到正常运行各环节的工作。 矿水来源 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，如果有巨大裂缝与井下沟通时，就会造成水灾。地下水包括含水层水、断层水和老空水。地下水在开采过程中不断涌出。 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 hm/3 。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，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 )/(/24 3 tmTqK  式中 q—— 绝对涌水量， hm/3 ； 新疆工程学院机械系 第一章 绪论 2 T—— 同期内煤炭日产量， t 。 矿水性质 矿井水中会有各种矿物质，并且会有泥沙、煤屑等杂质，故矿井水的密度比清水大，15。 C 矿水的密度约为 3/10251015 mkg 。按 PH 值矿水可分为碱性 PH中性 PH=弱酸性 6~4PH 和强酸性 3~0PH 。酸性水对排水设备的非耐酸金属零件产生腐蚀作用，减少排水设备正常使用年限。矿水中含有的悬浮状固体颗粒进入水泵后加速金属表面的磨损。当 PH5 时，要求排水设备（包括泵、管路等）应选用耐酸材料，或者对水质进行中性处理。对于矿水中的悬浮颗粒应在水泵前加以沉淀，而后再经泵排出矿井。 对排水设备的要求 排水设备是煤矿大型固定设备之一，为确保矿井设备安全生产，要求排水设备在矿井服务年限内，必须安全、经济、可靠、合理的工作。选择的排水设备及其布置方式必须 符合《矿井安全规程》和《煤矿工业设计规范》以及国家有关的技术规定；同时，在技术合理的前提下，应尽可能提高设备的装备效率和设备本身的完好率，充分发挥设备的潜力。 固定式排水设备 固定式排水设备安装在副井井底车场附近的泵房内，做主排水用，它将全矿或大部分矿水排至地面。 移动式排水设备 移动式排水设备主要用于掘进工作面（含建井期凿井排水）或淹没坑道的排水并要求排水设备能随工作面的推进或水位下降而移动。 离心式水泵的分类 按叶轮数目分 （ 1）单级水泵 泵轴上有仅装有一个叶轮 （ 2） 多级水泵 泵国上装有几个叶轮 按水泵吸水方式 新疆工程学院 |机械工程系 第一章 绪论 3 （ 1）单吸水泵 （ 2）双吸水泵 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 按泵轴的位置分 （ 1） 卧式水泵 （ 2） 立式水泵 按比转数分 （ 1）低比转数水泵比转数 =4080 （ 2）中比转数水泵比转数 =80— 150 （ 3）高比转数水泵比转数 =150300 设计的指导思想 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。 排水系统是煤矿生产的重要环节，排水泵属煤矿大型固定设备，独立性强，备用系数大。它的稳定运行与否将直接影响到矿井的安全。 煤矿排水的电耗占原煤生产电耗的 10%~30%，涌水量大的矿井可达 60%（改造指南）。全国国有重点煤矿吨煤排水电耗 ~。 在世界能源日益紧张的今天，我国部分地区也出现了“电荒”、“油荒”的现象，节新疆工程学院 |机械 工程系 第一章 绪论 4 能省电在排水系统选型中变得尤为重要。 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。 有关的方针政策 在设计中必须遵守《矿井安全规程》（以下简称规程）和《煤矿工业设计规范》（以下简称规 范）所规定的条款。 《规程》对井下排水有如下的规定 第 242 条 主要排水设备（包括水泵，水管和配电设备）应符合下列要求： （一）水泵：必须有工作，备用和检修的水泵。其中工作水泵的能力，应能在 20 小时内排出矿井 24 小时的正常涌水量（包括填充水和其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的 70%；并且工作和备用水泵的总能力应在 20 小时内排出矿井 24 小时内的最大涌水量；检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的 25%。 水文地质条件复杂或有突水危险的矿井，可以根据具体情况，在主泵房内预留安装一定数量水泵的位 置，或另外增加排水能力。 （二）水管：必须有工作和备用的水管，其中工作水管的能力应能配合工作水泵在 20小时内排出矿井 24 小时的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应配合工作和备用水泵在 20 小时内排出矿井 24 小时的最大涌水量。 涌水量小于 hm /3003 的矿井，排水管也不得少于两趟。 （三）配电设备：应与工作，备用和检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用的水泵。 第 243 条 主要泵房至少设置两个出口，一个出口通过斜巷于井筒相通，称为安全出口 ，这个出口应当高出泵房地面 7米以上；另一个出口通到井底车场，为人员及设备出口，在这个出口的通道内，应设置容易关闭的既能放火又能防水的密闭门。泵房和水仓的连接通道，应设置可靠的控制闸门，在闸门关闭时，泵房还必须留有形成独立的通风巷道。 第 244 条 主要水仓必须有主仓和副仓，其中一个仓工作，另一个水仓清扫或备用。 新建、改建的井或生产矿井的新水平，正常涌水量在 hm /1000 3 及其以下时，主要水仓（含 副仓和主仓）的有效容量应能容纳 8小时的正常涌水量。 新疆工程学院 |机械工程系 第一章 绪论 5 正常涌水量大于 hm /1000 3 的矿井，主要水仓有效容量可按下式计算 ： 3z 300q2 mV ）（  式中： V— 主要水仓的有效容量， 3m ； zq — 矿井正 常涌水量， hm/3 。 但主要水仓的有效容量不得小于 4小时的矿井正常涌水量 。 采区水仓的有效容量应能容纳 4小时的采区正常涌水量。 矿井最大涌水量同正常涌水量相差特大的矿井对水仓容量应编制专门设计，报矿务局总工程师批准。 水仓进口处应设置篦子。对水砂充填、水力采煤和其它涌水中带有大量杂质的矿井，还应设置沉淀池。 第 24