1、1高压水泵在井下排水中的应用摘要：为了提高排水供电可靠性，需要对井下排水系统进行改 造。本文通过对改造的总体方案进行分析，详细阐述方案的具体设计，进而为节约成本、减少维修量提供参考依据。 关键词：井下排水 高压水泵 改造 1 井下排水改造必要性 钼业公司现有排水形式为低压两段排水，分别在井下六中段和十中段各设一个泵站，各设两个水仓，一清水仓，一污水仓，十中段泵站设有 150D-309 型水泵（电机功率 200KW）4 台，流量 150m3/小时，扬程261m，两用两备，平均每天排水时间为 31 小时。六中段设 D155-309水泵（电机功率 275KW）5 台，流量 150m3/小时，扬程 4
2、02m。两用三备，平均每天排水时间为 32 小时。其排水方式是从十中段排至六中段，然后由六中段排至地表水仓。因为是排水系统，要求双电源供电，并且任何一套供电电源都能独立满足排水的要求。因此公司在四中段和六中段分别建有一个变电所。每个变电所由 4 台 400KVA 变压器并列运行，从而保证排水供电的可靠性。十中段盲竖井下掘后，盲井以下不再设清水仓，巷道涌水全部排到十中段污水仓。根据沈阳有色设计研究院提供的资料，盲井巷道正常涌水量为 3000m3/d，最大涌水量为 5000m3/d，并随着掘进的深入，有突发涌水的可能。突发涌水可能达到 10000m3/d，同时六中段和十中段的涌水将显著降低。十中段
3、巷道涌水2量可能降低，但降低的数据无法考证。可能大幅度降低，也有可能小幅度降低。目前按照现有排水量的 80%计算。盲井下掘后各中段正常涌水时，六中段和十中段泵房将承担 3000+1600=4600m3/d 的排污水任务， 最大涌水时，六中段和十中段泵房将承担 5000+1600= 6600m3/d 的排污水任务，同时六中段与十中段各有 1600m3/d 的排清水任务。按照矿山井下排水要求 20 小时能排一昼夜涌水的规定，现有十中段与六中段单泵最大排水能力为 150m320 小时=3000m36600m3。因此，为了适应排水需要，泵房改造势在必行。先前曾经讨论过是否在原有基础上增加排水水泵和供电
4、变压器，但是因为泵房场地和维修方面因素，公司决定将井下排水改为高压一段排水，现把此套方案及改造后的投入和节约费用情况分析如下。 2 改造总体方案 初步设计将十中段现有的低压泵换成四台 MD280 高压泵，排水管路由现在的六寸管路换成八寸管路，将现有的两条高压电缆延伸到十中段泵房，增加两台高压进线柜，四台高压启动柜，取消四中段与六中段变电所，取消六中段水泵房。六中段巷道涌水经水道汇入十中段污水仓，改造后的十中段水泵房将六中段涌水、十中段污水、盲井以下所有涌水，一并由十中段污水泵扬到地表水仓。 排水能力：初选 MD280 系列水泵，流量 280m3/小时，这样 20 小时的排水量在 5000m3
5、左右，几乎能达到将来在涌水量增大时，在 20 小时能排完一昼夜涌水量的要求。此项改造也有它的优缺点，现简单介绍其优缺点。 3优点：排水量大，能够保证远期意外排水需求。简化流程，将原有的低压两段排水改为高压一段排水，减少了排水时间和排水电费，减少了维修成本和水泵工的工资支出。拆下的设备可二次利用，原六中段设备可作为十七中段设备。 缺点：设备一次性投资较大、工期长，施工过程中可能会影响正常生产。 改造后的设备投资：MD280-658 水泵 4 台7.1 万元=28.4 万元；8 寸 64 公斤闸阀 10 个0.55 万元=5.5 万元；8 寸 64 公斤逆止阀 5 个0.45 万元=2.25 万元
6、；Y4502-4-710/6 电机 4 台16.8 万元=67.2 万元；GGIA- 630/6 电源柜 2 台3.7 万元=7.4 万元；GGIA-630/6 启动柜 4 台4.94 万元=19.76 万元；YJV22-3*70 电缆 700 米260 元=18.2 万元；DN200 无缝钢管 1810 米280 元=50.68 万元；DN200 焊管 300 米150 元=4.5 万元；8 寸底阀 5 个450 元=2250 元；水泵基础 3 万元；电缆沟及附件 3.5 万元；管路附件 4 万元；合计：214.615 万元。 改造后的电费节约： 现有的的低压泵：基本电费 638400 元+
7、排水电量 5127885 度0.57元=3561294 元； 改造后的高压泵：基本电费 323760 元+排水电量 4198230 度0.57元=2716751 元； 节约电费 3561294 元-2716751 元=844543 元；节约人工费 6 万元，维修费 5 万元； 4合计年可节约费用 954543 元。 3 方案具体设计 3.1 泵的选型 3.1.1 设计基础资料：地表水仓最高水位标高为 820.24。井口标高为 801.17，十中段泵房地坪标高为 383.15，吸水高度两米，单条扬水管长 605 米左右，吸水管长 5 米，每套管路设底阀 1 个，90标准弯头 9个，120焊接弯头
8、 4 个，闸板伐 1 个。 3.1.2 水泵所需静扬程 HST=820.17-383.15+2=439.09 米。 3.1.3 吸水管水头损失。设计采用 DN2006 普通焊管 5 米。公称内径 200 底阀 1 个，90弯头一个， 吸水管流速 V1=2.34 米/秒 Q=流量 A=水流截面积 吸水管水头损失 Hd=H 弯+H 底+HS H 弯=弯头局部损失 H 底=底阀局部损失 HS=摩阻损失 H 弯= H 底= HS= =局部阻力系数；V=水流速度；g=重力加速度 9.8 米/秒；d=管道内径；L=管道长度 =0.0339 局部阻力系数：标准 90弯头：0.6；120焊接弯头：0.55；内
9、径200 底阀：5.2；内径 200 闸板伐：0.08；内径 200 逆止伐：5.5；180弯头：1.2； H 弯=0.61=0.17 米 5H 底=5.21=1.45 米 HS=0.0339=0.14 米 吸水管水头损失 Hd=0.17+1.45+0.14=1.72m。 3.1.4 扬水管设计为 DN2008.5 无缝钢管 605 米，逆止伐一个，90弯头 8 个，闸板伐 1 个，120焊接弯头 4 个。 3.1.5 扬水管流速 V2=2.43 米。 3.1.6 扬水管水头损失 Hd=HS+H 弯+H 伐 HS=摩阻损失 H 弯=弯头局部损失 H 伐=闸阀，逆止伐损失 HS=0.0339=3
10、0.46 米 H 伐=（5.5+0.08）=1.67 米 H 弯=0.66+0.554+1.21=2.1 米 Hd=2.1+30.46+1.67=34.23 米。 3.1.7 水泵所需扬程 H=439.09+1.73+34.23=475.04 米。水泵叶轮磨损后，扬程有所降低。故所选水泵扬程应预留 5%的富裕扬程，所选水泵扬程应达到 475.0495%=500 米，查水泵电机资料，选 MD280-608 型水泵，流量 280m3 扬程 530 米，配套电机为 Y4502-4，710KW， 6KV。 3.1.8 泵房内管道的连接。为保证发生意外正常排水，泵房内扬水管间设联络管，当一条扬水管破裂时
11、，打开联络管阀门，排向另一条管。3.2 高压电缆及配电柜的选择 63.2.1 根据水泵匹配的电机功率计算出电机的电流I0=P0U01.732=71061.732=68A P0=电机功率 U0=额定电压 I0=电机额定电流 得出电机的额定电流为 68A，考虑电机启动过程中有 23 倍的启动过电流，将此台启动柜开关选为 250A，电流互感器选为 100/5。型号GGIA-250/6，此种柜子 4 台。 3.2.2 高压进线柜的选择。根据上面得出的电机电流，得出四台水泵同时运行时电流为 684=272A，考虑 35%余量，应选 350A 的开关，但是目前国内最小的真空开关为 630，次台进线柜开关选
12、择为 630A 开关，电流互感器为 300/5，型号为 GGIA-630/6。因为是排水系统需要双电源，并且每一条电源都能满足最大负荷要求，因此此种柜子需要 2 台。 3.2.3 负荷线选择。根据电机的额定电流 68A，从供电手册中查得YJV22 电缆 22MM 载流量为 140A，因此电机负荷线选择 YJV22-3*25 电缆。3.2.4 电源线的选择。目前公司井下排水电缆有两条，分别是YJV22*95 和 YJV22-3*70 从手册中查得其载流量分别是 310A 和 250A，都能满足两台泵同时运行，将此两条电缆延伸到十中段即可。 钼业公司在 2009 年改造完成，在运行的四年中，不但满足了排水的要求，保证了矿山排水的安全性，而且节约的成本早已超出改造成本的投入，减少了维修量。 参考文献： 1刘勇.祁东南部井改绞期间井下排水供电设计方案J.中小企业7管理与科技（上旬刊） ，2011（10）. 2王振常.价值工程在煤矿井下排水中的应用J.价值工程，1999（S1）. 3隽宏伟，苏纪明，刘宪国.岱庄煤矿井下排水处理工程设计简介J.煤炭工程，2002.09.
