抽采泵选型计算

1抽采瓦斯量、抽采泵选型1.1抽采瓦斯量预计回采工作面供风量270m3/min，回风瓦斯浓度最大为0.1%，则回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为0.27m3/min，回采工作面瓦斯抽采率按50%计算，则回采工作面瓦斯抽采量为0.14m3/min。1.2抽采管路选型瓦斯抽采系统各主、支管的管径应按最大流量分段计算，并参照抽采泵的实际能力及不同地点的抽采需要留有一定的备用量。瓦斯抽采管路直径一般采用下式计算：vQD1457.0(1)式中：D—瓦斯抽采管路内径，m；Q—管路内混合瓦斯流量，m3/min；各类管路的流量应按照其使用年限或服务区域内的最大值确定；v—瓦斯管中混合瓦斯平均流速，可取v=5～12m/s，取12m/s。根据瓦斯抽采量预计，按上式计算瓦斯抽采管路的管径，计算结果见表1。表1瓦斯抽采管径选择结果管路名称纯瓦斯量(m3/min)瓦斯浓度（%）混合量(m3/min)计算内径(mm)外径(mm)壁厚(mm)内径(mm)主管0.1434.6790.91082104.01.3瓦斯管路的材质与连接方式瓦斯抽采泵房内管路、地面管路和井下抽采瓦斯管路均选用无缝钢管，采用钢质法兰盘螺栓紧固连接，中间夹橡胶密封垫。1.4抽采管路阻力计算瓦斯抽采管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力。计算管路阻力应在抽采管路系统敷设线路确定后，按其最长的线路和抽采最困难时期的管路系统进行计算。⑴摩擦阻力计算0052025.0005)2.192(1069PTTPdQLQdvdH摩(2)式中：摩H—管路的摩擦阻力，Pa；L—管路长度，m；0Q—标准状态下的混合瓦斯流量（m3/h）；d—管路内径，mm；0v—标准状态下的混合瓦斯运动黏度（m2/s）；—管路内混合瓦斯密度（kg/m3）；—管路内壁的当量绝对粗糙度（mm）；0P—标准大气压力（101325Pa）；P—管路内气体的绝对压力（Pa）；T—管路中的气体温度为t时的绝对温度（K）；0T—标准状态下的绝对温度（K）；t—管路中的气体温度（℃）。⑵局部阻力计算根据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471-2008）的规定，管路局部阻力可按管路摩擦阻力的10%～20%进行计算，本设计中局部阻力按照管路摩擦阻力的20%进行计算。根据管路阻力计算原则，将以上数据代入公式，通过计算可以得出各段瓦斯抽采管路阻力及瓦斯抽采系统的管路总阻力，计算结果详见表2所示。表2瓦斯抽采系统抽采瓦斯管路阻力计算结果管路名称长度(m)管内径(mm)混合流量（m3/h）摩擦阻力(Pa)局部阻力(Pa)管路总阻力(Pa)主管500104.0280.05311.41062.36373.71.5瓦斯抽采泵选型1.5.1标准状态下抽采系统压力计算标准状态下抽采系统压力可按下列公式计算：KHHHcr(3)krjrmrhhhH(4)zcjcmchhhH(5)式中：H—抽采系统压力，Pa；rH—抽采设备入口侧（负压段）管路最大阻力损失，Pa；cH—抽采设备出口侧（正压段）管路阻力损失，Pa；K—抽采系统压力富余系数，可取K=1.2～1.8，本设计中取1.3；rmh—入口侧（负压段）管路最大摩擦阻力，Pa；rjh—入口侧（负压段）管路局部阻力，Pa；kh—井下抽采管口的设计孔口负压，Pa，取8000Pa；cmh—出口侧（正压段）管路最大摩擦阻力，Pa，经计算，为830.7Pa；cjh—出口侧（正压段）管路局部阻力，Pa，按摩擦阻力的20%计算，为166.14Pa；zh—出口侧（正压段）的出口正压，Pa，取5000Pa；按以上公式进行计算得出，标准状态下抽采系统压力为18195.9Pa。1.5.2抽采泵工况压力计算HPPdg(6)式中：gP—抽采泵工况压力，Pa；dP—抽采泵站的大气压力，Pa，取100000Pa；其余符号意义同前。经计算得出，抽采系统工况压力为81804.1Pa。1.5.3标准状态下抽采泵流量计算瓦斯抽采泵流量必须满足抽采泵服务年限之内最大抽采量的需要，可按下式计算：XQKQb100(7)式中：bQ—标准状态下抽采泵的计算流量，m3/min；Q—设计瓦斯抽采量（纯量），m3/min；X—预计的抽采泵入口处瓦斯浓度，%；K—抽采能力富余系数，取K=2。—抽采泵的机械效率，取80%。按预计的瓦斯抽采量及浓度计算，抽采泵所需流量为11.7m3/min。1.5.4抽采泵工况流量计算00PTTPQQbg(8)rdHPP(9)tT273(10)式中：gQ—工况状态下的抽采泵流量，m3/min；bQ—标准状态下抽采泵的计算流量，m3/min；P—抽采泵入口绝对压力，Pa；T—抽采泵入口瓦斯的绝对温度，K；t—抽采泵入口瓦斯的温度，℃；根据以上公式计算得出，抽采泵的工况流量为13.5m3/min。1.5.5瓦斯抽采泵的真空度计算（i）%7.801013251.81804101325Hi。1.5.6瓦斯抽采泵选型根据抽采泵的选型原则和瓦斯抽采系统的各抽采参数，抽采系统系统选用ZWY20/30-G型瓦斯抽采泵，抽采流量在20m3/min以上。2瓦斯抽采方法与工艺根据抽采方法的选择原则，提出该矿瓦斯抽放方法，详见表3。表3瓦斯抽放方法选择抽放地点抽放方式理由备注采空区瓦斯抽放上隅角插管爆破落煤期间易出现上隅角瓦斯超限在工作面上隅角插入抽放管路，抽放上隅角瓦斯，抽放方法见图1在采煤工作面回采时，由于回风顺槽的垮落滞后于工作面顶板的垮落，在回风顺槽向采空区深部方向总有一段巷道没有垮落，可利用该空间插入瓦斯抽放管路，对上隅角瓦斯进行抽放。上隅角插管抽放采空区瓦斯方法见图1该方法具有工艺简单，成本低的优点。A卸压带AA-A剖面煤层法兰运输顺槽回风顺槽插管钢丝骨架胶管抽放管路连接器插管钢丝骨架胶管抽放管路连接器抽放管路图1上隅角插管抽放采空区瓦斯方法示意图3瓦斯抽采系统管路和设备布置及选型瓦斯抽采泵站除应配置管路系统的控制阀门、测压嘴、孔板流量计和负压放水器等附属设施外，还应配置下列附属设施：⑴在瓦斯泵进出气端管路上设置水封式防爆器和防回火装置，以熄灭燃烧火焰和释放爆炸能量，防止井下管路瓦斯爆炸波及范围扩大。水封式防爆器结构见图2防回火装置见图3图2水封式防爆器示意图图3防回火装置示意图⑵泵站的出气端设置放空管，用来排放井下抽采管路自然排出瓦斯和泵站抽出的瓦斯。⑶抽采泵房需设避雷装置。⑷瓦斯抽采泵房内需采用水泵给水环式真空泵供应工作用水和冷却水环式真空泵的轴温。⑸泵房内抽采管路上（进、出口）配置控制阀门、测压嘴、孔板流量计等附属装置。⑹泵房内除配置U型管水柱计、U型管汞柱计、瓦斯检定器、气压计等检测仪表外，还应配备瓦斯抽采泵站监测系统，设立检测分站，对瓦斯抽采真空泵的供水、抽采泵的轴温进行监控，同时对瓦斯抽采浓度、负压和流量等进行监测。4瓦斯抽采泵站4.1地面瓦斯抽采泵站场地平面布置瓦斯抽采场地的布置应严格按照国家所颁布的相关法律、法规执行，尽量不占用良田，有效利用现有的场地，平面布置整齐、合理，便于安装与维修。泵站建筑用地应符合国家现行《煤炭工业工程项目用地指标》的有关规定。《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》中对地面固定抽采泵站的位置选择要求是：泵站应设在不受洪涝威胁且工程地质条件可靠的地带，应避开滑坡、溶洞、断层、破碎带及塌陷区等；泵站宜设在回风井工业场地内，站房距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m；泵站宜设置在靠近公路和有水源的地方；泵站宜留有扩建余地。此外，泵站周围20m范围内禁止堆积易燃物和有明火，还应考虑进出敷设管路方便，有利瓦斯输送及利用。4.2抽采泵站位置选择瓦斯泵房属有爆炸危险的厂房，应选择交通便利，地势平坦的开阔地，有利于建筑物施工、抽采管路和电缆敷设。从利用角度考虑，距离工业区不能太远，以减少利用成本。根据鸿运一井的实际情况，通过对现场实地勘察和征求矿方的意见，地面瓦斯抽采泵房建在风井的南部，距离风井距离50m以上。4.3泵房结构本设计中瓦斯抽采泵房按照不同的功能划分成真空泵间、配电室、管道间和值班室等四部分。高中宁：13940370630