【正文】 認(rèn)真分析題目要求，根據(jù)礦井安全生產(chǎn)的政策，法規(guī)和規(guī)程的規(guī)定，借鑒以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合煤炭行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，確定以嚴(yán)格遵守《礦井安全規(guī)程》和《煤礦工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的有關(guān)條款為依據(jù)，以安全可靠為根本，以投入少、運(yùn)行費(fèi)用低為原則的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想。最后對(duì)水泵的入水室，出水室形狀對(duì)水泵性能產(chǎn)生的影響進(jìn)行專題論述。特別是防止突然涌水的襲擊 ，對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)有重要意義。因此，排水設(shè)備是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中不可缺少的，它對(duì)保證礦井正常生產(chǎn)起著非常重要的作用。地下水包括含水層水、斷層水和老空水。涌水量的大小與該礦區(qū)的地理位置、地形、水文地質(zhì)及氣候等條件有關(guān)；同一礦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，其他季節(jié)則變化 不大，因此前者稱最大涌水量，而后者稱為正常涌水量。 排水 系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，排水泵屬煤礦大型固定設(shè)備，獨(dú)立性 強(qiáng) ，備用系數(shù)大。 在世界能源日益緊張的今天，我國(guó)部分地區(qū)也出現(xiàn)了“電荒”、“油荒”的現(xiàn)象，節(jié)能省電在排水系統(tǒng)選型中變得尤為重要。其中工作水泵的能力，應(yīng)能在 20 小時(shí)內(nèi)排出礦井 24小時(shí)的正常涌水量（包括填充水和其他用水）。工作和備用水管的總能力，應(yīng)配合工作和備用水泵在 20小時(shí)內(nèi)排出礦井 24 小時(shí)的最大涌水量。泵房和水倉(cāng)的連接通道，應(yīng)設(shè)置可靠的控制閘門，在閘門關(guān)閉時(shí)，泵房還必須留有形成獨(dú)立的通風(fēng)巷道。 但主要水倉(cāng)的有效容量不得小于 4小時(shí)的礦井正常涌水量 。對(duì)水砂充填、水力采煤和其它涌水中帶有大量雜質(zhì)的礦井，還應(yīng)設(shè)置 沉淀池。備用水泵的臺(tái)數(shù)應(yīng)不小于工作水泵臺(tái)數(shù)的 70%，并且工作水泵和備用水泵的總能力應(yīng)能在 20 小時(shí)內(nèi)排出礦井 24 小時(shí)的最大涌水量。 第 2— 138 條 主排水管至少敷設(shè)兩條，其中一條出現(xiàn)故障時(shí)，其余管路能在20 小時(shí)的正常涌水量，全部管路的總能力應(yīng)能在 20 小時(shí)內(nèi)排出礦井 24 小時(shí)的最大涌水量。 第 2— 142 條 每臺(tái)水泵排水量小于 100 hm3 ，兩臺(tái)水泵的吸水管可共用一口吸 水井，但其濾水器邊緣間的距離不得小于吸水管直徑的兩倍。 設(shè)計(jì)任務(wù) ⑴ 確定合理的排水系統(tǒng)。 ⑸ 論述水泵入水室，出水室形狀對(duì)水泵性能產(chǎn)生的影響。圖（ a）、（ b）、（ c）、（ d）的開拓方式均是豎井開拓。在后者情況下必須調(diào)整好兩臺(tái)水泵的工況。缺點(diǎn)是當(dāng)一套排水設(shè)備發(fā)生故障是，會(huì)影響整個(gè)礦井的排水，而且設(shè)備數(shù)量較多，井筒中的管路復(fù)雜，不利于安裝和維護(hù) 。 水泵必須的排水量 依據(jù)《礦井安全規(guī)程》，水泵必須的排水量應(yīng)為： hmqQ / 3? (41) 由于該礦井 3380 /zq m h? ， 3max 480 /q m h? ，所以該煤礦所選工作水泵組的工作能力應(yīng)為： 31 .21 .2 3 8 0 4 5 6 m /hBzBQqQ?? ? ?即 ： 工作水泵組和備用水泵組的總工作能力： m a x m a x3m a x 48 0 57 6 m /hBBQqQ?? ? ?即 ： 備用水泵的工作能力： 取二者較大值： 39。/。（ 353 ） =411 ；； 預(yù)選水泵 根據(jù)以上參數(shù)， 參照《泵產(chǎn)品樣本》可初步確定該礦井所需水泵的型號(hào)為： D28065, D50057 其詳細(xì)資料如下： 表 水泵參數(shù)表 中北大學(xué)成人教育學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 參照《泵產(chǎn)品樣本》可知 D28065 7,D50057 8 的參數(shù)如表 所示。 選擇水管 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求和水泵臺(tái)數(shù)小于 4 臺(tái)，設(shè)置兩趟管道，一趟工作，一趟備用，水泵臺(tái)數(shù)為 4 臺(tái)或 4 臺(tái)以上的設(shè)置三趟管路，正常涌水期開啟兩趟，一趟備用，最大涌水期三趟管路全部開啟！ 排水管選擇計(jì)算： （ 1）根據(jù)《礦井安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，計(jì)算排水管管徑時(shí)，經(jīng)濟(jì)流速 m /s ~ p ? ；則排水管管徑根據(jù)公式 mVQdpmp 018 ? 計(jì)算可得： 表 排水管徑范圍 型 號(hào) D28065 7 D500－ 57 8 額定流量 mQ (m3/h) 280 500 )(018 mVQdpmp ? ~ ~ 式中： pd —— 排水管計(jì)算內(nèi)徑， m。取壁厚δ＝ 10mm。 對(duì)于 D500－ 57 8 型泵 當(dāng)排水管內(nèi)徑取標(biāo)準(zhǔn)管徑 350mm 時(shí)，其對(duì)應(yīng)的管壁厚度為： ( 5 ?25 * 35 2 * 80 5 3 14pzpdapRpc m m m? ? ? ??????根 據(jù) 井 深 為 417 ， 選 擇 壓 力 ）取 （ 46） 自標(biāo)準(zhǔn) GB/T 173951998 查得內(nèi)徑為 350mm 的無縫鋼管管壁厚度中有 中北大學(xué)成人教育學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 1 1 1 18mm 等等。 鑄 鐵 管 　 ； 焊 接 鋼 管　 　 　 　 　 ； 無 縫 鋼 管 　 。度彎頭 2 中北大學(xué)成人教育學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 通過查表法進(jìn)行工況曲線的確定其管路曲線方程，故管路特性方程式 : ? ?2100100gTLH H R Q? ? ? （ 47） 是在百米長(zhǎng)的管路中查其對(duì)應(yīng)的管路損失。 式中： 中北大學(xué)成人教育學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 沿程阻力系數(shù)： xd? ?。根據(jù)公式（ 7）可得各方案的吸水高度，如表 所示： 表 泵允許吸水的高度 方案 方案一 方案二 方案三 方案四 允許吸水的高度 中北大學(xué)成人教育學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 由表 可知，上面四個(gè)方案的吸水高度都大于經(jīng)驗(yàn)數(shù)值 ，不容易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，因此泵工作可靠，都能滿足要求。 綜合上面的幾個(gè)校核參數(shù)，綜合考慮流速，工況點(diǎn)效率，排水時(shí)間，允許吸水高度，選用電機(jī)功率等因素，篩選兩個(gè)方案為： 方案二，方案四 ！ 選擇電動(dòng)機(jī) 下圖時(shí)對(duì)應(yīng)的電機(jī)的圖 ： 圖 電動(dòng)機(jī)尺寸圖 對(duì)于井下，由于要考慮到會(huì)有可 燃?xì)怏w的出現(xiàn)，所以選用異步防爆電機(jī)，具體情況如下： 對(duì)于 方案二 （即 D28065 7 型泵方案）根據(jù)求得的所需功率 dN =，水泵轉(zhuǎn)速為 1480 轉(zhuǎn)，選擇電機(jī) YB 560L4： 功率 P=710Kw，效率 ? ? ， cos ?? ， , 6st stTI??， 2mT? ； 安裝尺寸： A=900,B=1120,C=280,D=110,E=210,F=28,G=100,H=560,K=42。 計(jì)算水泵的裝置效率 方案二 ：電機(jī)效率為 ? ? ，傳動(dòng)效率 ?c? ，工況效率為 3 ? ? ，管路效率為3 3 4 1 7 .5 0 .9 7 8427Cg MHH? ? ? ? 則裝置效率為： 3 3 3 0 .7 7 5 0 .9 4 5 0 .9 7 8 0 .9 8 0 .7 0 2 0 .6Z M d g c? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 方案四 ： 電機(jī)效率為 ? ? ，傳動(dòng)效率 ?c? ，工況效率為 ?M? ，管路效率為4 4 4 1 7 .5 0 .9 8 5424Cg MHH? ? ? ? 則裝置效率為： 4 4 4 0 .7 8 0 .9 8 5 0 .9 5 0 .9 8 0 .7 1 5 3 0 .6Z M d g c? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 選擇配電 設(shè)備 配電設(shè)備包括控制設(shè)備和啟動(dòng)設(shè)備。對(duì)于降壓起動(dòng)設(shè)備或饒線型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子控制的選擇根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定，通常電壓在 600V 以下，電機(jī)容量在 150KW 以下時(shí)，采用 QC— 83 防爆啟動(dòng)器 QJs 型自降壓起動(dòng)器，容量在 150~300KW 時(shí)，可采用 XTO 系列自減壓起動(dòng)器或 GTTX61 型系列綜合起動(dòng)器；若為 6KW 高壓鼠籠型電動(dòng)機(jī)，可采用 GKFH1起動(dòng)柜和 QKSJ 系列電抗器；或采用 QZQ6A 型、 KRG6A 型高壓綜合起動(dòng)器。 圖 水泵安裝尺寸圖 表 D28065 7型泵安裝尺寸 D28065 7 L (mm) 1L (mm) 2L (mm) 3L (mm) 4L (mm) 5L (mm) 6L (mm) 2158 995 1210 970 830 190 627 7L (mm) 8L (mm) H (mm) 1H (mm) 2H (mm) 1B (mm) 2B (mm) 3B (mm) ?1n 1? ?2n 2? 15 85 1030 150 380 600 790 500 4? 24 4? 35 中北大學(xué)成人教育學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 表 D50057 8型泵安裝尺寸 D50057 8 L (mm) 1L (mm) 2L (mm) 3L (mm) 4L (mm) 5L (mm) 6L (mm) 2405 1330 1429 1259 1150 540 7L (mm) 8L (mm) H (mm) 1H (mm) 2H (mm) 1B (mm) 2B (mm) 3B (mm) ?1n 1? ?2n2? 51 105.5 1094.5 160 430 660 890 530 4? 35 4?35 通常泵房都是采用一條軸線布置法。 對(duì) 方案二 ：泵房長(zhǎng) L=（ m）；泵房的寬度 bB =（ m） ；由于 D28065 7 的葉輪直徑 D=430mm≥ 350mm，所以取泵房高度 bH = 。 經(jīng)濟(jì)計(jì)算如下： 勞動(dòng)定質(zhì)及工資 （ 1） 司機(jī)定員：按水泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)，每天三班作業(yè)配備。 （ 3）工資 :包括基本工資 ,輔助工資和附加工資 ①．基本工資：煤礦工人的基本工資按以下標(biāo)準(zhǔn)確定： 表 煤礦工人（五類地區(qū)） 工資等級(jí) 月工資 3 20 4 20 5 20 中北大學(xué)成人教育學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 36 ②．輔助工資：輔助工資包括津貼、獎(jiǎng)金、病傷假工資及其他，按照基本工資的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，井下工人按 70%，地面工人按 42%計(jì)算。根據(jù)時(shí)間價(jià)差乘以一個(gè)比率20則： M= 20=16171（元） 對(duì)于 方案四 ：水泵臺(tái)數(shù)為 3 臺(tái)，每日三班，每日出勤人數(shù) 3 人，每日在冊(cè)人數(shù) 4 人，技術(shù)等級(jí) 5級(jí)； 維修人工數(shù)：按工人平均等級(jí) 級(jí)計(jì)算，井深為 400 500，正常涌水量300 400，水泵臺(tái)數(shù) 5 臺(tái)，維修人工數(shù)為 1人； 工資：包括基本工資，輔助工資和附加工資： 基本工資： J=4 +=（元）； 輔助工資： F= 70%=（元）； 附加工資： 39。 對(duì) 方案二 ：機(jī)電設(shè)備包括四臺(tái)水泵，每臺(tái) 6萬，電機(jī)每臺(tái) 20 萬， FB6 型氣壓負(fù)荷開關(guān) 9萬， GKW1 型配電箱 12萬，真空泵一臺(tái) 5萬；一共的機(jī)電設(shè)備價(jià)格為 M=（ 6+20） 4（ 100%+6%+8%） +（ 9+12+5）（ 100%+6%+8%） =（萬） 對(duì) 方案四 ：機(jī)電設(shè)備包括三臺(tái)水泵，每臺(tái) 8萬，電機(jī)每臺(tái) 24 萬， FB6 型氣壓負(fù)荷開關(guān) 9萬， GKW1 型配電箱 12萬，真空泵一臺(tái) 5萬；一共的機(jī)電設(shè)備價(jià)格為 M=（ 8+24） 3（ 100%+6%+8%） +（ 9+12+5）（ 100%+6%+8%） =（萬） c. 安裝工程價(jià)格：按照設(shè)備總值的百分率計(jì)算，不同類型的設(shè)備，其百分率有所不同。此外，輔助車間服務(wù)費(fèi)，按照井筒中管路安裝費(fèi)的 280%計(jì)算。配電設(shè)備安裝費(fèi)：對(duì)于高壓鼠籠型電動(dòng)機(jī)所配屬的安裝費(fèi)率為%，其中工資占安裝費(fèi)的 18%；對(duì)于低壓鼠籠型電動(dòng)機(jī)所配屬的安裝費(fèi)率為%，其中工資占 1%，對(duì)于低壓饒線型電動(dòng)機(jī)所配屬的配電設(shè)備安裝費(fèi)率為 66%，其中工資占 9%，外加工資調(diào)整和施工管理費(fèi)（計(jì)算方法同前）。根據(jù)時(shí)間價(jià)差乘以一個(gè)比率20則： M= 20=（元） 電費(fèi)計(jì)算 由于正常涌水期和最大涌水期各泵的工況參數(shù)相同則年電耗量為： 1 2 m a x m a x1 . 0 5 ( )1 0 0 0 3 6 0 0 zzc d w mQHE n r t n r t? ? ? ? ?? ? ?? （ 54） 中北大學(xué)成人教育學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 37 式中： 1n 和 2n 分別為正 常和最大涌水時(shí)期同時(shí)工作的水泵臺(tái)數(shù)， ,zzrt和 max max,rt分別為正常和最大涌水時(shí)期的排水天數(shù)和每天開泵的小時(shí)數(shù)， c? 傳動(dòng)效率，取 ， d? 電