煤礦潛水泵設(shè)備選型計算

摘要：最新的《煤礦井下排水泵站及排水管路設(shè)計規(guī)范》已于今年實施，其中指出在某些情況下可采用潛水泵作為排水設(shè)備。而現(xiàn)行的相關(guān)設(shè)計手冊又沒有對潛水泵非強排工況下的計算做詳細(xì)說明，本文以潛水泵與離心泵對比的方式，通過某采區(qū)泵房的設(shè)計對其計算進行說明。驗證了選用礦用隔爆潛水電泵作為正常與最大涌水時的排水設(shè)備的可行性。

關(guān)鍵詞：煤礦；排水；潛水泵

[HTH]中圖分類號：TD442

1 概論

目前潛水泵已逐步用于煤礦井下排水中，國內(nèi)以其作為強排泵的設(shè)計也層出不窮。[1][2]今年7月1日，GB/T504511017《煤礦井下排水泵站及排水管路設(shè)計規(guī)范》已經(jīng)實施，其中

3.0.2條文明確指出[3]：（1）在吸入式離心泵吸水高度不能滿足要求時；（2）在吸入式離心泵通風(fēng)困難，泵站溫度過高，采取降溫措施又不經(jīng)濟時；（3）在吸入式離心泵噪聲超過規(guī)定，采取降噪措施又不經(jīng)濟時；可采用潛水泵作為排水設(shè)備。而現(xiàn)行的相關(guān)設(shè)計手冊又沒有對潛水泵非強排工況下的水力計算做詳細(xì)說明，本文以潛水泵與離心泵對比的方式，通過某采區(qū)泵房的設(shè)計對其計算進行說明。

2 方案設(shè)計

2.1 設(shè)計依據(jù)

根據(jù)提供的資料，采區(qū)正常涌水量107m3/h，最大涌水量214m3/h，采區(qū)泵房標(biāo)高756.2m。采區(qū)涌水經(jīng)沿程長度300m排水管路排至標(biāo)高785.7m大巷水溝，回流至中央水倉后排至地面。

2.2 設(shè)備布置方案及選型計算

水泵揚程估算：

H=（1.01～1.1）×（785.7756.2）=29.795～32.45 m

本文為便于對比、分別列出了采用潛水泵與離心泵兩種泵站形式的設(shè)備方案，詳情如表1所示：

3 各方案工況的計算

為便于對比，選用兩種兩種泵站形式均可采用管路方案，該方案管路計算結(jié)果如下：

排水管公稱直徑：Dg=（0.16～0.13）m，取Dg=150mm。

壁厚的計算：δ=0.160 cm，取δ=4.5mm。

管路方案為在巷道內(nèi)敷設(shè)2趟排水管路，采用φ159×4.5無縫鋼管（選用離心泵時，吸水管采用φ219×6無縫鋼管）。本方案正常涌水時一泵對應(yīng)一趟排水管路工作，最大涌水時兩泵各對應(yīng)一趟排水管路并聯(lián)工作，正常涌水最大涌水工況相同，故可不區(qū)分正常、最大涌水計算。

3.1 管網(wǎng)水力計算

吸水管阻力系數(shù)：

R吸=（φ11+φ12+φ13+φ14）=221.13 s2/m5

泵出口到并聯(lián)點阻力系數(shù)：

R出=（φ21+φ22+φ23+φ24+φ25+1）=4645.76 s2/m5

泵房并聯(lián)點到大巷水溝阻力系數(shù)：

R排=（φ31+n2φ32+n3φ33）=15698.52 s2/m5

3.2 工況點的確定

根據(jù)管路特性方程H=Hc+ΣR·Q2分別繪出新管與舊管的管路特性曲線，其與水泵特性曲線的交點即為工況點，潛水泵的特性曲線如圖2所示，離心泵的特性曲線如圖3所示：

由以上兩圖可求得兩方案工況點參數(shù)，考慮到煤礦排水管路壽命均為幾十年，均取舊管計算結(jié)果，如表2所示

4 結(jié)論

于流量小，揚程低，BQ20080/275/WS型礦用隔爆潛水電泵與MD15530×3型礦用耐磨離心泵設(shè)備價格的差異之占該采區(qū)泵房總投資的比例很小。而通過本文的計算可以發(fā)現(xiàn)，對于這一類的的煤礦井下排水而言，相對于設(shè)備差異所占投資的比例較小，運行、維護成本所占泵站全壽命費用的比重則相應(yīng)上升。該采區(qū)實際建設(shè)過程中，兩種泵房形式土建施工差異所占比例亦是微乎其微?？梢娫诓⒉痪窒抻贕B/T504512017中所提到條件的適當(dāng)?shù)那闆r下，選用礦用隔爆潛水電泵作為正常與最大涌水時的排水設(shè)備，對提高礦井的經(jīng)濟、社會效益起著不可忽視的作用。

參考文獻：

[1]李永強，崔漢濤.大型潛水泵在礦井排水中的優(yōu)勢和設(shè)計應(yīng)注意的問題[J]，煤礦機械，2012（9）：215216.

[2]范彥平.潛水泵排水技術(shù)在峰峰局的應(yīng)用[J].煤炭工程，1997（2）：3337.

[3]中國煤炭建設(shè)協(xié)會.GB/T504512017煤礦井下排水泵站及排水管路設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，1986.

作者簡介：侯繼儒（1985），男，河北石家莊人，工學(xué)碩士，工程師，從事礦山機械方面的研究。