【導讀】山西大同大學2020屆本科畢業(yè)論文(設計)答辯記錄表。工學院機械設計專業(yè)07級姓名學號。論文題目礦山流體機械選型設計。主席(或組長)職稱。學生姓名學號指導教師評分。姓名性別職稱學位答辯小組職務。選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，體現(xiàn)綜合訓練基本。理論意義或實際價值。查閱文獻資料的能力。研究方法和手段的運用能力。答辯表現(xiàn)論文陳述論文答辯。答辯委員會綜合評定。指導教師評定成績優(yōu)良中及格不及格。畢業(yè)論文(設計)分工情況：(多人合作時填寫，包括本人研究的內容及其在課題中所占。通風機、水泵和空氣壓縮機及其設備歸屬于流體機械，是采礦工業(yè)的重要設備。礦山通風設備為井下提供足夠的清潔空氣，排出井下的有害氣體及易于引起爆炸的煤。塵，保證了工作人員和礦井的安全。排水設備將涌入礦井的水排出，并且在遭到突然涌。水的襲擊有可能淹沒礦井的情況下還要搶險排，它始終伴隨著礦井建設和生產(chǎn)而工作。錨噴機及氣錘等）。

　　

【正文】 水平和泵房數(shù)量少，系統(tǒng)簡單可靠，基建投資和運行費用少，維護工作量減少一半以上，需用的人員也少，采用直接排水系統(tǒng)經(jīng)濟可靠。 水泵的初選 正常涌水量時水泵必須的排水能力： 24 z zQ q q?? （ hm3 ） （ 41） 式中： zq —— 礦井正常涌水量； 290 hm3 將數(shù)值代入式 41中得： 1 2 2 9 0 3 4 ? ? ? hm3 最大涌水量時必需的排水能力： qQB ? （ hm3 ） （ 42） 式中： maxq —— 礦井最大涌水量； 450 hm3 將數(shù)值代入式 42中得： m a x 1 2 5 2 0 6 2 4BQ.? ? ? hm3 水泵必須揚程的估算： 0 .1 0 .1 2( 1 ) 3 3 5 ( 1 .1 1 .1 2 ) 3 6 8 .5 3 7 5 .2sinBcHH ?? ? ? ? ? m （ 43） 式中： cH —— 測地高度， cH =井筒深度 +井底車場到最低吸水面標高的距離 +井口處水管超出量 =330+4+1=335m. ? —— 井筒的傾角，豎井 90o?? 30 水泵型號及臺數(shù)的選擇 根據(jù)所計算出的 BQ 值和BH，并考慮 maxBQ 值，選 DS450 型水泵。其技術參數(shù)如下： 流量： 450eQ ? hm3 ；揚程： 100eiH ? m 。 工作臺數(shù)的確定：1 348 1450BeQn Q? ? ?， ?。?1 1n? ； 備用水泵臺數(shù)的確定： 210 .7 0 .7 1 0 .7nn? ? ? ?和m a x21 624 11450eQnnQ? ? ? ? ? ， 取 2 1n? 檢修泵臺數(shù)： 310 .2 5 0 .2 5 1 0 .2 5nn? ? ? ? ， 取： 13?n 共選 3 臺水泵， 1臺工作水泵， 1臺備用水泵， 1 臺檢修水泵 . 所需水泵的揚程級數(shù) 3 6 8 .5 3 7 5 .2 3 .6 8 5 3 .7 5 2 4100BiHi H? ? ? ?。 綜上所述，預選 DS450100? 4水泵 3 臺。 管路的選擇計算 管路趟數(shù)及泵房內管路的布置形式 根據(jù)泵 的總臺數(shù)，選用典型的 3泵 2趟管路系統(tǒng)， 1條管路工作，一條管路備用。正常涌水時，工作泵向工作管路供水，最大涌水期時，再啟用備用泵，備用泵向備用管路供水。兩條管路兩臺水泵獨立工作。這樣就減少了并聯(lián)的時能量的損失。 管徑的材料 由于井深 330m 遠大于 200m，確定采用無縫鋼管。 管材的選擇及管徑的計算 排水管徑的計算： pBp VQd 018 ?? （ m ） （ 44） 式中： BQ —— 水泵額定流量； 348BQ ? hm3 pV —— 排水管中的經(jīng)濟流速； 取 ??pV hm 將數(shù)值代入式 44中得： 3480 . 0 1 8 8 0 . 2 3 6 0 . 2 8 61 . 5 2 . 2pd ? ? ? ??m 查標注 YT23164，查得外徑 pD =273mm 的無縫鋼管壁厚有 6,7,8,9,10， 11， 12mm 等。取壁厚為 10mm計算，此時 2 7 3 1 0 2 2 5 3pd m m? ? ? ?。所需壁厚為： 31 0. 4 0. 01 10. 5 ( 1 ) 0. pHd H?? ? ??? ? ?? （ 45） = 8 0 0 . 4 0 . 0 1 1 3 3 00 . 5 2 5 . 3 ( 1 ) 0 . 1 5 0 . 6 5 6 . 5 1 08 0 1 . 3 0 . 0 1 1 3 3 0 c m m m m m? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? 式中 z? —— 管材的許用應力； 無縫鋼管： 801080 6 ???n? Mpa pd —— 所選排水管標準內徑； cm? 吸水管的內徑 2 5 3 2 5 2 7 8Xd m m? ? ? 故吸水管選用 29910? ? 無縫鋼管，排水管選用 27310? ? 無縫鋼管。 工況點的確定及校驗 管路系統(tǒng)管路布置圖如下 ， 估算管路長度 排水管長度： ( 4 0 5 0 ) 3 3 5 ( 4 0 5 0 ) 3 7 5 3 8 5pcl H m m? ? ? ? ? ? ， ?。?380plm? 吸水管長度可估算為： 8xlm? 管路阻力系數(shù)計算如下 1） 沿程阻力系數(shù) 吸水管： xd? ? ? ? （ 46） 32 排水管：0 .3 0 .30 .0 2 1 0 .0 2 1 0 .0 3 1 70 .2 2 5 3p pl d? ? ? (47) 2） 局部阻力系數(shù) 吸排水管附件阻力系數(shù)分別如下表： 表 41吸水管附件及局部阻力系數(shù) 附件名稱 數(shù)量 局部阻力系數(shù) 底閥 1 o90 彎頭 1 異徑管 1 總計 3 x? ?? 表 42 排水管附件及局部阻力系數(shù) 附件名稱 數(shù)量 局部阻力系數(shù) 閘閥 1 逆止閥 1 45o 彎頭 2 2? o90 彎頭 6 6? o30 彎頭 2 2? 三通 1 斜流三通 1 擴大管 1 總計 p? ?? 管路阻力損失系數(shù)： 2 5 4 58 p dpxxT x px x plllRg d d d?????? ?? ? ???? ??? (48) 252 5 58 8 3 0 3 8 0 5 30 .0 3 1 0 .0 3 1 7 1 1 5 3 .1 /9 .8 1 0 .2 7 8 0 .2 5 3 sm? ????? ? ? ? ? ???? ?? 3）管路特性方程 新管： 2 6 23 3 5 1 1 5 3 . 1 1 0cTH H R Q Q?? ? ? ? ?， 其中 Q 以（ｌ／ｓ）計。 4）繪制管路特性曲線并確定工況點 根據(jù)求得的管路的特性方程，取 8 個流量值，分別計算出排水需要的揚程和 4 級水泵相應的 33 1/4 揚程值如下表 43 Q 20 40 60 80 100 120 140 160 H 335． 4 336． 8 339． 1 342． 3 346． 5 351． 6 357． 6 364． 5 4H 83． 87 84． 21 84． 79 85． 60 86． 63 87． 90 89． 40 91． 13 繪制管路特性曲線與揚程特性曲線的交點分別 K,即為管路的水泵工況點 特性曲線圖如下： 由圖工況點參數(shù)： 31 152 /mQ m h? ， 90Hm? ?? 校驗計算 1）排水時間的校核 ： 正常涌水量時，水泵日工作時間： 124 24 290 kqThnQ? ?? ? ?? (49) 最大涌水量時，水泵日工作時間： m a xm a x 39。1224 24 520 ( ) 2 n Q? ?? ? ??? (410) 兩式中： kQ —— 水泵的工況流量； 34 1n 、 2n —— 水泵工作臺數(shù)； zq —— 正常涌水量； maxq —— 最大涌水量； 無論是正常涌水期還是最大涌水期，每天的排水時間均不超過 20 小時，符合煤礦安全規(guī)程的要求。 2）經(jīng)濟性校核 工況效率應滿足 m a x0 . 8 5 0 . 8 5 0 . 7 3 0 . 6 2 5??? ? ? ? ? ?? ， ? 都滿足要求 3）穩(wěn)定性校核? 式中 335cHm? ? 00 .9 0 .9 5 0 0 4 5 0H ? ? ?m,所以滿足要求。 4）經(jīng)濟流速的校核 吸水管中的流速22450 2. 0690 0 90 0 0. 27 8x xQ m sd? ??? ? ??(需在 ～ 內 ) 排水管中的流速22450 2 . 4 99 0 0 9 0 0 0 . 2 5 3p pQ m sd? ??? ? ??（需在 ～ ） 吸排水管的流速都在經(jīng)濟流速允許范圍之內，滿足要求。 5）吸水高度的驗算： 取 papa ?? ，當?shù)仫柡痛髿鈮?papn ?? ，礦水重力密度3 3 3 4 31 0 2 0 9 . 9 9 6 1 0 1 0k g m N m N m? ? ? ? ?，又自水泵的特性上 查詢得 ? ， 39。39。23 3 2 5 4 18( 10 ) ( 0. 24 ) ( )9. 8 10 9. 8 10y xaxx s x xxPPlH H Qg d d??? ?? ? ? ? ? ? ??? ? （ 411） 44 23 3 2 5 49 8 1 0 0 . 2 3 5 1 0 8 8 3 . 3 0 6 15 . 2 ( 1 0 ) ( 0 . 2 4 ) ( 0 . 0 3 1 ) 0 . 1 2 5 3 . 8 29 . 8 1 0 9 . 8 1 0 9 . 8 7 6 0 . 2 7 8 0 . 2 7 8 m?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 式中： SH —— 允許吸上真空度； 此值一般滿足要求。 電動 機容量的驗算 公式： 1 0 0 0 3 6 0 0d cgQ HNK ? ??? ?? ?? （ kw） （ 412） 式中： K —— 電動機容量富余系數(shù)；一般當水泵軸功率大于 kw100 時， 取 ?dK ； 35 當水泵軸功率為 kw100~10 時，取 ~?dK ? —— 礦水重力密度，取： 4310 Nm?? Q ,H —— 工況點對應的流量和揚程； ? —— 水泵的工況效率； c? —— 傳動效率。 將以上數(shù)據(jù)代入式 412 中得： 1 0 2 0 9 .8 0 7 5 4 7 .2 3 6 01 .1 7 7 5 .7 5 8 0 01 0 0 0 3 6 0 0 0 .7 2 0 .9 8dN k w k w? ? ?? ? ? ? ?? ? ? 水泵配用電機的功率可以選用為 800kw 。 電耗量的計算 各涌水期的工況不同，它們的年耗電量分別為： 1 .0 5 1 0 0 0 3 6 0 0kkK c d wg Q n H r TE ? ? ? ? ?? ?（ /kwh y? ） （ 413） 式中： ? —— 礦水密度； 31020 kg m? ? d? —— 電機效率； ?? w? —— 電網(wǎng)效率； ?w? c? —— 傳動效率； c? = kQ 、 kH 、 k? —— 工況參數(shù)； n —— 水泵工作臺數(shù)； r —— 水泵每天工作時間； T—— 水泵的工作天 數(shù)。 將各值代入 413 式得 610 20 9. 80 7 1 54 7. 2 36 0 12 .7 2 29 51. 05 3. 40 5 10 /10 00 36 00 0. 72 0. 98 0. 9 0. 95zE k w h y? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? 6m a x 1 0 2 0 9 .8 0 7 2 5 4 7 .2 3 6 0 1 1