广州工程仿真科技有限公司工程仿真网HYPERLINK"http://www.feacae.com"CAEHYPERLINK"http://www.feacae.com"有限元HYPERLINK"http://www.feacae.com"工程仿真HYPERLINK"http://www.feacae.com"有限元软件HYPERLINK"http://www.feacae.com"工程分析矿井自动主排水系统设备的选型设计矿井自动排水系统结构比较复杂,设备类型众多,本章将对水泵、引水设备、自动阀门等主要设备进行选型设计。由于水泵电机的供电电源取自高压开关柜，在设计完成后，将对高压开关柜作简要叙述。4.1初始数据某矿井原始资料:1)单水平开采，竖井，井深450m2)正常涌水量550m3/h3)最大涌水量1000m3/h4)矿水污染较严重，密度1020kg/m34.2选型设计1.选择排水系统由于是单水平开采，故采用直接排水系统。2.预选水泵:主泵房的排水设备，必须有工作、备用和检修水泵。其中任一台水泵的排水能力应能在20h排出24h的正常涌水量，两台水泵同时工作的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量，检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。正常涌水期，水泵必须的排水能力：（式2-1）最大涌水期，水泵必须的排水能力：（式2-2）式中：qz—正常涌水量（m3/h）qvmax—最大涌水量（m3/h）Qv1—工作水泵必须的排水能力（m3/h）Qv1max—工作与备用水泵必须的排水总能力（m3/h）作为估算可认为水泵必须产生的扬程H1（m）（式2-3）式中：Hh－井筒深度（m）；k－扬程损失系数，竖井，k=1.1；斜井，k=1.20～1.35由于矿水污染严重，应考虑选择MD型耐磨泵，综合上述几点，可选用MD500-57型号泵，其单级扬程Hi=57。水泵级数,故选级数i=9。MD型泵是目前国内较为理想的煤矿用排水泵。其各型号见表2-1，型号含义如图2-3所示：图水泵型号含义比较Qv1,Qv1max和Qe可知，在正常涌水时期需要水泵台数在最大涌水时期需要投入工作的水泵台数除此之外，尚需一台检修水泵。故工作水泵n1=2,备用水泵n2=1，检修水泵n3=1，共四台水泵。3、管路趟数的选择根据各涌水期投入工作的水泵台数，可选用三趟管路，正常涌水期两台水泵同时工作，各用一趟管路排水，另一趟备用；最大涌水期三台泵同时工作，启用备用管路，三趟管路并联排水。4.3引水设备离心式水泵只有在泵壳内充满水的情况下允许启动，通常采用的方法是打开逆止阀旁通道上的截止阀（或注水电磁阀）让排水管道中的压力水注入泵体，泵体内的空气从放气旋塞排出。这种方法要求水泵必须装设底阀。在排水过程中，底阀产生一定的水力损失使水泵的电耗增加、效率降低。为了取消底阀、增加吸水高度、便于自动控制，还可采用以下充水装置。一、用真空泵抽真空吸水在多台大泵集中排水的情况下，可设置两台真空泵专为大泵抽真空吸水。一般采用SZ型、SZB型、SZH型水环式真空泵。在本系统中采用的是SZ水环式真空泵。其大致的工作原理为：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。SZ水环式真空泵的性能参数如表所示。在正常情况下，为了加快充水过程两台真空泵同时对一台水泵抽气。当一台真空泵发生故障时，另一台仍能担负抽气的任务。抽气管经过电磁阀与每台水泵进水端的放气孔相接，管路接头处要保证严密。由于真空泵在工作时会发热，及一部分工作液（水环）随气体一起排走，所以应不断地向真空泵补充清水。在图2-4中，启动真空泵时，由清水水箱经管路6给真空泵补充清水。当真空表的读数达到要求时即可启动大水泵。表SZ水环式真空泵的性能参数型号真空最大吸气量压缩机最大排气量(m3/h)电机功率(Kw)转速r/min水耗量L/min最大真空度%当真空度为当压