主排水泵房的设计与应用

王武彦

摘要：淮北岱河矿业有限责任公司主排水系统采用分级排水方式，即Ⅲ水平涌水排至Ⅱ水平，再由Ⅱ水平排至地面。根据《煤矿安全规程》以及有关规定要求，对二泵房水泵、电机、电控等进行了设计、安装。

关键词：矿井 主排水系统 水泵 管路

0 引言

根据笔者所在矿技术部门提供的水文地质资料，该矿正常涌水量为：Qz=218m3/h，最大涌水量为：Qmax=456m3/h。Ⅱ水平至地面垂直标高为400m，排水管路的布置经过副下山、老副井井筒。副下山高度为105m，角度为19°；Ⅰ水平平巷段长度为270m，老副井井筒高度为295m。矿水性质：中性，矿水容重：1020kg/m3，矿井电源等级：6kV。

1 排水能力计算

根据《煤矿安全规程》要求，投入工作的水泵的排水能力，能在20小时内排完24小时的正常涌水量，工作水泵的排水量必须满足：

QB≥24Qz/20（m3/h）

24Qz/20=24×218/20=261.6（m3/h）

故正常涌水期必须的排水能力为：QB≥261.6（m3/h）

工作水泵与备用水泵的总能力必须能在20小时内排完24小时的最大涌水量，工作水泵与备用水泵的总排水量必须满足：

QBmax≥24×Qmax/20（m3/h）

24×Qmax/20=24×456/20=547.2（m3/h）

故最大涌水期必須的排水能力为：

QBmax≥547.2（m3/h）。

2 水泵扬程计算

由于排水管路的布置经过副下山、老副井井筒，水泵扬程可分为三段计算，即HB=HB1+HB2+HB3

考虑管路损失，水泵扬程为：

HB=HC[1+（0.12/sina）]

HB1=105[1+（0.12/0.329）]=143.29（m）

HB2=295（1+0.12）=330.4（m）

HB3=（270+200）×0.01=4.7（m）

水泵必须扬程为：

HB=HB1+HB2+HB3=143.29+330.4+4.7=478.4（m）

HB：水泵必须扬程

HC：管路测地高度

HB1：二水平至一水平必须扬程

HB2：一水平至地面必须扬程

HB3：一水平平巷及地面水平段

3 预选水泵、确定水泵台数

查MD280-65型水泵额定流量为Qe=280（m3/h），单级额定扬程为65m。

①确定水泵台数

根据QB、QBmax、Qe 参数可得：

正常涌水期需要水泵台数：

N1=QB/Qe=261.6/280=0.94≈1（台）

最大涌水期需要工作水泵台数：

N1+N2=QBmax/Qe=547.2/280=1.95≈2（台）

考虑水泵实际能力及各种损失工作泵选择2台，一台备用，另外还需要一台检修水泵，共需MD280-65型水泵4台。

②确定水泵级数

当流量满足时必须的级数为：i=HB/Hi

由特性曲线可以查出Q=QB=262m3/h时的扬程Hi= 66（m），所需泵的级数i=HB/Hi=472.8/66=7.16≈8级。

预选水泵为MD280-65×8型泵4台，配套电机为JS158-4（6kV.680kW）。

③校验水泵稳定性

为满足水泵工作稳定性，应满足0.9H0≥Hc，查特性得Q=0时，H0=H0i×i=70×8=560（m），又Hc=395（m），所以0.9×560=504（m）大于Hc，满足0.9H0≥Hc的要求。

H0：泵零流量时的扬程；

Hc：测地高度；

H0i：平均单级特性上零流量时的扬程；

i：水泵级数。

4 计算电动机容量

①必须的电动机容量

已知工况参数时

经查电动机样本，选矿用一般型电机功率680kW，可以满足要求。

ρ：水密度；

Q：工况流量；

H：工况扬程；

η：水泵工况效率；

ηc：传动效率（取0.98）；

k：富裕系数（Q>300m3/h，取1.1）。

②计算排水时间

Tz：正常涌水期每天必须的排水时间；

Tmax：最大涌水期每天必须的排水时间。

参考文献：

[1]程志红.机械设计[M].东南大学出版社，2006.3.

[2]王洪欣，冯雪君.机械原理[M].东南大学出版社，2007.2.

[3]刘鸿文.材料力学[M].高等教育出版社，2003.3.

[4]白铭声，陈祖苏.流体机械[M].煤炭工业出版社，1986.12.