矿井排水设备选型设计的探讨

矿井排水设备选型设计的探讨
刘如军
(江苏省第一工业设计院,江苏徐州221006)
[摘 要] 在矿井排水设备选型计算中,排水管路阻力系数是选择水泵运行工况点的重要参
数之一,水泵轴功率的计算应能满足在矿井服务年限内多种运行工况。

合理选择计算排水管路阻力系数、水泵工况点、轴功率,对排水设备经济合理以及安全可靠的运行都十分重要。

[关键词] 排水设备;管路阻力系数;工况点;轴功率;选型计算
[中图分类号] TD744 [文献标识码] B [文章编号] 1672 9943(2004)01 0041 02
0 引 言
根据矿井安全生产实际需要,配备适当的井
下排水设备是搞好矿井排水的关键,既要安全可靠,又要经济合理。

在选型计算过程中,对排水管路阻力系数、水泵工况点、轴功率的选择计算应合理恰当。

通常,在计算管路阻力系数时忽略了三通阻力,使其计算有偏差,不符合实际。

选择的初期水泵运行工况点宜在最高效率点的右侧,其水泵轴功率应按单台运行且管路未积淤的最不利工况计算,以满足矿井服务年限内多种运行工况,确保矿井安全生产。

1 排水管路阻力系数的合理计算
通常,管路阻力系数R T 按公式R T =( Hp+ Hs)/Q 2进行计算。

式中 Hp 排水管路中扬程损失,m; Hs 吸水管路中吸程损失,m;
Q 水泵额定流量,m 3/s 。

其中,排水管路扬程损失 Hp 计算公式为:
Hp=( 1+ 2+n 3 3+n 4 4+ 5)Vp 2
/2g 式中 1 速度压头系数,取 1=1;
2 直管阻力系数;
n 3、 3 弯管数量及阻力系数;n 4、 4 闸阀数量及阻力系数; 5 逆止阀阻力系数;
Vp 排水管水流速度,m/s 。

对任何排水系统来说,三通是必不可少的,而且水泵单台运行时至少有2个,但 Hp 计算式中并未考虑三通阻力系数。

查有关手册资料,三通
阻力系数(单流)为2 0,而弯管阻力系数是0 76
~1 0,闸阀阻力系数是0 25~0 5,三通阻力系数是弯管和闸阀阻力系数的2~8倍。

因此,三通阻力系数应予计入, Hp 和R T 计算变得更为合理准确,减少误差,由此选择计算的管网特性曲线、水泵工况点更符合实际。

2 合理选择水泵运行工况点
在排水设备选型计算过程中,选择确定水泵和管路特性曲线R 后,即可与水泵扬程特性曲线Q-H 求得水泵运行工况点M,如图1所示。

图1 单台水泵正常工作区域
图中Q- 为水泵效率性能曲线,Q-N 为水泵轴功率性能曲线。

水泵实际运行工况,离开设计工况愈远,效率也愈低。

从经济运行角度考虑,在水泵正常工作区域内,工况点M (见图1)最好选择在最佳效率点的右侧,其管路阻力越小,管路特性曲线R 越平缓,工况点越向右侧移,运行也就越经济。

随着排水装置运行时间的增加,由于水泵叶轮等部件的磨损以及管路淤积等原因,管路特性曲线变得陡翘(R ),工况点会左移(M 点),效率虽有所下降,但仍接近最佳效率点,排水系统效率较高,运行也较经济。

3 合理计算水泵轴功率,选配合适容量的电动机
3 1 单泵运行时的轴功率计算
(下转第84页)
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2004年第2期 能源技术与管理
在动态市场上,企业要求得长期生存和发展,必须善于不断发现良机和及时调整自己的经营策略,随机应变,因时、因地制宜,使企业的经营决策与不断变化的环境相适应。

在科技高速发展的今天,!以不变应万变∀的经营决策是绝对行不通的。

4 市场机会的利用
市场机遇的出现和捕捉,都离不开对市场信息的把握和处理。

要以超前的意识把握机遇,要发扬敢闯敢试、敢为天下先的精神,只有这样才能及时认识和把握国际国内市场为我们提供的良机。

捕捉机遇并非易事,要捕捉机遇,不但要有!火眼金睛∀,善于见苗挖根,趋利避害,还必须有胆有识,敢于快速决策,先于别人快速启动,才能在有限的市场资源配置中获得更大的份额。

抓住机遇,还必须以科学的态度用好机遇。

如果在机遇面前,头脑不冷静或措施不得力,方法不科学,也会与良机失之交臂。

因此,在实施机遇之前必须深入调查,全面分析,科学论证,着力找准自己的位置和突破口,具体而又科学地安排自己的发展战略,把机遇用好用活。

[作者简介]
薛立靖(1973-),男,吉林省吉林市人,安徽工商管理学院工商管理硕士研究生在读,现工作于安徽神剑科技股份有限公司。

[收稿日期:2004-07-07]
(上接第41页)水泵轴功率的传统计算方法是以管路淤积后的工况为依据,此时管路阻力系数R T是初期运行时管路阻力系数R T的1 7倍,工况点M左移,流量减小,扬程增高,轴功率减小(见图1中的水泵轴功率性能曲线Q-N),按此工况点M计算的轴功率偏小。

当水泵流量、扬程较高,且电动机容量选择不当时,初期电动机运行可能会过载,甚至导致水泵不能正常排水。

因此,按水泵初期运行工况点M来计算选择或校验水泵电动机容量,是合理、安全可靠的。

3 2 水泵并联运行时的轴功率计算
多台水泵并联运行时,其总排水量Q(即# Q1)小于各台水泵单独运行时的流量Q1之和,如图2所示。

图中,Q-H为单台水泵扬程特性曲线,Q-H为2台并联水泵的扬程特性曲线,R 为并联管路特性曲线,Q1为并联时的每台水泵流量。

因此,不仅要对并联运转水泵的排水能力进行验算,还要按水泵单独运行时校验选择电动机的容量。

这是由于在矿井服务年限内,一般初期和末期涌水量较小,中期涌水量较大。

当涌水量较小时,有单台水泵运行的可能性。

同时,考虑到水泵操作方式、管理水平以及水泵启动对电网的影响,仍采用单台逐一启动方式,而不是多台同时启动。

根据水泵轴功率性能曲线Q-N(见图2)可知:并联工作时的各水泵轴功率N1要小于单台运行时的轴功率N1。

综上所述,并联运行时水泵轴功率还应按单台初期运转时的工况点M来计算,选择或校验电动机容量,以确保矿井排水系
统正常运行。

图2 二台相同水泵的并联工作
4 结 论
(1)计算管路阻力系数R T应考虑三通阻力,由此变得更为合理准确,减少误差,选择计算的管路特性曲线、水泵工况点更符合实际。

(2)水泵运行工况点M最好选择在正常工作区域内且位于最佳效率点的右侧,在水泵整个运行期内,效率较高,运行也最经济。

(3)水泵轴功率应按单台初期运行时的工况点M计算,并选配合适容量的电动机,以满足矿井服务年限内不同工况的排水需求,确保矿井生产安全可靠。

[作者简介]
刘如军(1964-),男,工程师,1986年毕业于连云港化学矿业高等专科学校,从事煤矿工程设计,现工作于江苏省第一工业设计院。

[收稿日期:2004-09-07]
84薛立靖等 市场机会的分析和利用 2004年第2期。