第二节 矿水泵选型设计
设计务
选型设计务根矿山具体条件现产品中水泵机组路进行合理选择保证安全济运转具体容包括：
（1）矿井排水系统
（2）选择排水设备
（3）提出济核算结果
（4）绘制泵房路布置图
二 原始资料
正常排水量Q420 m3h排水高度H420m
三 排水方案确定
国煤矿中目前通常采集中排水法集中排水开拓量路敷设简单理费低水需流水排出增加电耗矿井较深时采分段排水
涌水量水文质条件复杂矿井发生突然涌水淹没矿井水泵房设终水时应设防水门
煤矿生产中单水开采通常采集中排水两水时开采时应根矿井具体情况进行具体分析综合基建投资施工操作维护理等素技术济较确定合理排水系统
定条件知该矿井开采水选单水开采方案直接排水系统
四 水泵选型计算
根煤矿安全规程求排水设备必须工作水泵备水泵检修水泵工作水泵力应20h排矿井24h正常涌水量（包括充填水水）备水泵力应工作水泵力70工作水泵备水泵总力应20h排出矿井24h泳水量检修水泵力应工作水泵力25水文质条件复杂矿井根具体情况水泵房预留安装定数量水泵位置增设水泵
排水路必须工作备水工作水力应配合工作水泵20h排完24h正常涌水量工作备水总力应配合工作备水泵20h排出矿井24h涌水量
41．预选水泵型号台数
(1)水泵必须具备总排水力
根煤矿安全规程求正常涌水期工作水泵具备总排水力：
涌水期工作备水泵具备总排水力：
式中 ——工作水泵具备总排水力m3h
——工作备水泵具备总排水力m3h
——矿井正常涌水量m3h
——矿井涌水量m3h
数正常排水量Q420 m3h420 m3h涌水量正常涌水量17倍：
m3h
涌水量： m3h
工作备水泵总排水力：
m3h
（2）水泵需扬程估算
水泵需扬程式计算：
式中 ——测高度水仓低水位排水出口间高度差般取 井底面标高差（排水高度）（井底车场水仓低水
位距离）
——路倾斜架设时倾角
——路效率路架设立井时路架设
斜井倾角时时 时
： m
水泵需扬程471m
（3）列出符合条件泵型号级数台数
① 水泵型号选择计算工作水泵排水力估算需扬程原始资料定矿水物理化学性质泥砂含量产品样中挑选够满足
排水求工作性良符合稳定性工作条件价格低型号泵
正常排水量420 m3h排水高度H420m泵性配套电机型号表21中预选D450—60型号泵额定流量450 m3h扬程480m
②水泵级数确定
式中 ——水泵级数
——单级水泵额定扬程
取等8级
③水泵台数确定
工作泵台数 取 1
备泵台数
取1
检修泵数 n3025 n1025×1025取n31
选3台泵
五 选择路系统
51 路趟数泵房路布置形式
根泵总台数选典型三泵两趟路系统条路工作条路备正常涌水时台泵趟路供水涌水时两台泵时工作达20h排出24h涌水量减少耗角度采两台泵两趟路供水知趟路流量Qe等泵流量
泵房路布置取决泵台数路趟数图534示煤矿中常三台泵二趟路五台泵三趟路布置方式
题路布置参图（a）示方案种路布置方式台水泵两趟路中意趟排水
52．材选择
井深200m确定采缝钢
53 初选径
选择排水径针定流量寻找运转费初期投资费两者低径路初期投资费径成正运转需电耗径成反径选择偏水头损失电耗高初期投资少径选择偏水头损失电耗低需初期投资费高径确定运转费初期投资费总费中占重重素
通常试取流速方法求计算公式：
式中 ——排水径
——通子流量
——排水流速通常取速度范围工
作较济称济流速
代入式
表 22中预选缝钢排水径（3252×10）mm
305mm
表22热轧缝钢
（YB23170）
外径mm
壁厚mm
外径mm
壁厚mm
外径mm
壁厚mm
89
35～240
146
45～360
273
70～500
95
35～240
152
45～360
299
80～750
102
35～280
159
45～360
325
80～750
108
35～280
168
50～450
351
80～750
114
40～280
180
50～450
377
90～750
121
40～320
194
50～450
402
90～750
127
40～320
203
60～500
426
90～750
133
40～320
219
60～500
459
90～750
140
45～360
245
70～500
480
90～750
常壁厚尺寸系列
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 25 28 30 32 36 40 50 56 60 63 70 75
54 壁厚验算
确定壁厚度时排水路成密闭容器根力学中变形理壁厚圆筒分析方法出钢壁厚计算公式：
式中 选标准径
材许应力焊接钢缝钢
水压考虑流动损失作估算
附加厚度焊接钢缝钢
里取代入式
知选壁厚合适
55 选择吸水径
提高吸水力防止气蚀发生吸水径般排水径级流速08~15范围选择缝钢吸水径
验算流速
合理范围吸水径缝钢
六 工况点确定校验
61 路系统
路布置参图12示方案种路布置方式台水泵两趟路中意趟排水排水路系统图图22示
图22泵房路布置图
62 估算路长度
排水长度估算：
取470m吸水长度估算m
63 路阻力系数R计算
⑴程阻力系数计算
吸水
排水
⑵局部阻力系数
局部阻力系数 吸排水阻力系数分列表23表24中
表23吸水附件局部阻力系数
附件名称
数量
局部阻力系数
底阀
1
37
90弯头
1
0294
异径
1
01
表24排水附件局部阻力系数
附件名称
数量
局部阻力系数
闸阀
2
逆止阀
1
32
转弯三通
1
15
90弯头
4
异径
1
05
直流三通
4
30弯头
2
式中 R——路阻力系数
——吸排水长度m
——吸排水径m
——吸排水程阻力系数流速v≥12ms值
舍维列夫公式计算
——吸排水附件局部阻力系数根排水路
系统中局部件组成见表2324
64 路特性方程
新
旧
式中 K——考虑水径污泥淤积减引起阻力损失增系数新K1挂污径缩10取K17般时考虑K1K17两种情况俗称新旧
65 绘制路特性曲线确定工况点
根求新旧路特性方程取八流量值求相应损失列入表25中
表25
200
250
300
350
400
450
500
550
600
4261
4272
4286
4303
4322
4344
4368
4395
4425
4275
4295
4318
4347
4379
4417
4458
4504
4554
利表25中点数绘制出路特性曲线图26示新旧路特性曲线扬程特性曲线交点分M1M2新旧路水泵工况点图中知：新工况点参数QM1550m3hHM1277mηM108HsM171mNM1722KW旧工况点参数QM2530 m3hHM2283mηM2078HsM268mNM2694KWηM1ηM2均07允许吸真空度HsM168m符合规范求
图26 新旧路特性曲线泵特性曲线
七 校验计算
71 排水时间验算
路挂污水泵流量减应路挂污工况点流量校核
正常涌水时工作水泵台时工作时天排水时数
正常涌水时工作水泵台时工作时天排水时数：
涌水期工作水泵台时工作时天排水时数：
实际工作时需2台水泵时工作完成20h排出24h涌水量
72 济性校核
工况点效率应满足
满足济性求
73 稳定性校核
m
式中 ——单级零流量扬程
型水泵特性曲线图知
满足稳定性求
74 济流速校核
吸水中流速
排水中流速
吸排水中流速济流速满足求
(注：吸排水济流速通常取15～22ms)
75吸水高度校核
采式进行计算：
取代入式允许吸水高度：
允许吸水高度35米符合求
76 电机功率计算
式计算：
式中 电动机容量富余系数般水泵轴功率时取
水泵轴功率时取
题中取代入式
根产品样取
77 电耗计算
(1)全年排水电耗
式中 年正常涌水时期泵工作台数
正常涌水时期泵工作昼夜数
正常涌水时期泵昼夜工作时数
传动效率直联接取1联轴器联接取095～098
电机效率电动机取09～094电动机取082～09
电网效率取095
项数代入式
（2）吨水百米电耗校验
项数代入式
符合求
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设计务
选型设计务根矿山具体条件现产品中水泵机组路进行合理选择保证安全济运转具体容包括：
（1）矿井排水系统
（2）选择排水设备
（3）提出济核算结果
（4）绘制泵房路布置图
二 原始资料
正常排水量Q420 m3h排水高度H420m
三 排水方案确定
国煤矿中目前通常采集中排水法集中排水开拓量路敷设简单理费低水需流水排出增加电耗矿井较深时采分段排水
涌水量水文质条件复杂矿井发生突然涌水淹没矿井水泵房设终水时应设防水门
煤矿生产中单水开采通常采集中排水两水时开采时应根矿井具体情况进行具体分析综合基建投资施工操作维护理等素技术济较确定合理排水系统
定条件知该矿井开采水选单水开采方案直接排水系统
四 水泵选型计算
根煤矿安全规程求排水设备必须工作水泵备水泵检修水泵工作水泵力应20h排矿井24h正常涌水量（包括充填水水）备水泵力应工作水泵力70工作水泵备水泵总力应20h排出矿井24h泳水量检修水泵力应工作水泵力25水文质条件复杂矿井根具体情况水泵房预留安装定数量水泵位置增设水泵
排水路必须工作备水工作水力应配合工作水泵20h排完24h正常涌水量工作备水总力应配合工作备水泵20h排出矿井24h涌水量
41．预选水泵型号台数
(1)水泵必须具备总排水力
根煤矿安全规程求正常涌水期工作水泵具备总排水力：
涌水期工作备水泵具备总排水力：
式中 ——工作水泵具备总排水力m3h
——工作备水泵具备总排水力m3h
——矿井正常涌水量m3h
——矿井涌水量m3h
数正常排水量Q420 m3h420 m3h涌水量正常涌水量17倍：
m3h
涌水量： m3h
工作备水泵总排水力：
m3h
（2）水泵需扬程估算
水泵需扬程式计算：
式中 ——测高度水仓低水位排水出口间高度差般取 井底面标高差（排水高度）（井底车场水仓低水
位距离）
——路倾斜架设时倾角
——路效率路架设立井时路架设
斜井倾角时时 时
： m
水泵需扬程471m
（3）列出符合条件泵型号级数台数
① 水泵型号选择计算工作水泵排水力估算需扬程原始资料定矿水物理化学性质泥砂含量产品样中挑选够满足
排水求工作性良符合稳定性工作条件价格低型号泵
正常排水量420 m3h排水高度H420m泵性配套电机型号表21中预选D450—60型号泵额定流量450 m3h扬程480m
②水泵级数确定
式中 ——水泵级数
——单级水泵额定扬程
取等8级
③水泵台数确定
工作泵台数 取 1
备泵台数
取1
检修泵数 n3025 n1025×1025取n31
选3台泵
五 选择路系统
51 路趟数泵房路布置形式
根泵总台数选典型三泵两趟路系统条路工作条路备正常涌水时台泵趟路供水涌水时两台泵时工作达20h排出24h涌水量减少耗角度采两台泵两趟路供水知趟路流量Qe等泵流量
泵房路布置取决泵台数路趟数图534示煤矿中常三台泵二趟路五台泵三趟路布置方式
题路布置参图（a）示方案种路布置方式台水泵两趟路中意趟排水
52．材选择
井深200m确定采缝钢
53 初选径
选择排水径针定流量寻找运转费初期投资费两者低径路初期投资费径成正运转需电耗径成反径选择偏水头损失电耗高初期投资少径选择偏水头损失电耗低需初期投资费高径确定运转费初期投资费总费中占重重素
通常试取流速方法求计算公式：
式中 ——排水径
——通子流量
——排水流速通常取速度范围工
作较济称济流速
代入式
表 22中预选缝钢排水径（3252×10）mm
305mm
表22热轧缝钢
（YB23170）
外径mm
壁厚mm
外径mm
壁厚mm
外径mm
壁厚mm
89
35～240
146
45～360
273
70～500
95
35～240
152
45～360
299
80～750
102
35～280
159
45～360
325
80～750
108
35～280
168
50～450
351
80～750
114
40～280
180
50～450
377
90～750
121
40～320
194
50～450
402
90～750
127
40～320
203
60～500
426
90～750
133
40～320
219
60～500
459
90～750
140
45～360
245
70～500
480
90～750
常壁厚尺寸系列
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 25 28 30 32 36 40 50 56 60 63 70 75
54 壁厚验算
确定壁厚度时排水路成密闭容器根力学中变形理壁厚圆筒分析方法出钢壁厚计算公式：
式中 选标准径
材许应力焊接钢缝钢
水压考虑流动损失作估算
附加厚度焊接钢缝钢
里取代入式
知选壁厚合适
55 选择吸水径
提高吸水力防止气蚀发生吸水径般排水径级流速08~15范围选择缝钢吸水径
验算流速
合理范围吸水径缝钢
六 工况点确定校验
61 路系统
路布置参图12示方案种路布置方式台水泵两趟路中意趟排水排水路系统图图22示
图22泵房路布置图
62 估算路长度
排水长度估算：
取470m吸水长度估算m
63 路阻力系数R计算
⑴程阻力系数计算
吸水
排水
⑵局部阻力系数
局部阻力系数 吸排水阻力系数分列表23表24中
表23吸水附件局部阻力系数
附件名称
数量
局部阻力系数
底阀
1
37
90弯头
1
0294
异径
1
01
表24排水附件局部阻力系数
附件名称
数量
局部阻力系数
闸阀
2
逆止阀
1
32
转弯三通
1
15
90弯头
4
异径
1
05
直流三通
4
30弯头
2
式中 R——路阻力系数
——吸排水长度m
——吸排水径m
——吸排水程阻力系数流速v≥12ms值
舍维列夫公式计算
——吸排水附件局部阻力系数根排水路
系统中局部件组成见表2324
64 路特性方程
新
旧
式中 K——考虑水径污泥淤积减引起阻力损失增系数新K1挂污径缩10取K17般时考虑K1K17两种情况俗称新旧
65 绘制路特性曲线确定工况点
根求新旧路特性方程取八流量值求相应损失列入表25中
表25
200
250
300
350
400
450
500
550
600
4261
4272
4286
4303
4322
4344
4368
4395
4425
4275
4295
4318
4347
4379
4417
4458
4504
4554
利表25中点数绘制出路特性曲线图26示新旧路特性曲线扬程特性曲线交点分M1M2新旧路水泵工况点图中知：新工况点参数QM1550m3hHM1277mηM108HsM171mNM1722KW旧工况点参数QM2530 m3hHM2283mηM2078HsM268mNM2694KWηM1ηM2均07允许吸真空度HsM168m符合规范求
图26 新旧路特性曲线泵特性曲线
七 校验计算
71 排水时间验算
路挂污水泵流量减应路挂污工况点流量校核
正常涌水时工作水泵台时工作时天排水时数
正常涌水时工作水泵台时工作时天排水时数：
涌水期工作水泵台时工作时天排水时数：
实际工作时需2台水泵时工作完成20h排出24h涌水量
72 济性校核
工况点效率应满足
满足济性求
73 稳定性校核
m
式中 ——单级零流量扬程
型水泵特性曲线图知
满足稳定性求
74 济流速校核
吸水中流速
排水中流速
吸排水中流速济流速满足求
(注：吸排水济流速通常取15～22ms)
75吸水高度校核
采式进行计算：
取代入式允许吸水高度：
允许吸水高度35米符合求
76 电机功率计算
式计算：
式中 电动机容量富余系数般水泵轴功率时取
水泵轴功率时取
题中取代入式
根产品样取
77 电耗计算
(1)全年排水电耗
式中 年正常涌水时期泵工作台数
正常涌水时期泵工作昼夜数
正常涌水时期泵昼夜工作时数
传动效率直联接取1联轴器联接取095～098
电机效率电动机取09～094电动机取082～09
电网效率取095
项数代入式
（2）吨水百米电耗校验
项数代入式
符合求
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