火铺煤矿水平自动排水控制系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

火铺煤矿水平自动排水控制系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

=90 = 因 计算时还要考虑管件当量长度损失 ,考虑至少用 3 个 090 标准弯头， 2 个闸板阀，090 标准弯头折算管道长度为 ，闸板阀折算管道长度为 ，所以计算时还应加上它们折算管道长度，总的为 x ， x ， x =。 xHHHH IX    贵州大学本科毕业论文（设计） 第 10 页 水泵选型 选泵的依据 水泵选型，应根据设计的工艺流程和排水要求，从以下几个方面加以考虑： (1)、 流量是选泵的重要性能数据之一，它直接关系到整个排水系统的排水能力。 (2)、水泵的理论扬程是选泵的又一重要数据，一般要按放大 5%— 10%余量后得到的扬程来进行水泵选型。 (3)、 液体性质，包括液体介质名称，物理性质，化学性质和其它性质，物理性质有温度 C， 密度 D，粘度 U，介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及到系统的扬程，有效气蚀余量计算和合适泵的类型；化学性质，主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性，是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。 (4)、 排水系统的管路布置条 件。 吸入侧的最低液面，排出侧的最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等都要加以考虑，以便进行水泵扬程计算和汽蚀余量的校核。 但是其中最主要的依据是所需要的流量 和扬程。 选泵原则 水泵的选择应该以以下几个为原则： (1)、 使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。 (2)、 机械方面可靠性高、噪声低、振动小。 (3)、 经济上要综合考虑到设备费、运转费， 维修 费和管理费等，力求使 成本 最低。 综上所述，水泵的选择原则就是要满足在最不利工况的条件下水泵同样能够正常工作，并且在考虑各种工况下，尽可能节约投资，减少能耗。 对水泵台数和型号进行选定，满足对水量和水压的要求。 从经济和管理上对水泵台数和工作方式进行确定，做到投资，维修费最低，正常工作能耗最低。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 11 页 水泵选型 本设计中使用了三台水泵， 分别为一用一备一检修 ， 三台水泵共用一套 排水管路。 为了便于采购及系统的管理，选取相同型号的 三 台水泵。 在选取水泵的时候主要考虑两个 参数，即排水流量 Q 及扬程 H。 设计依据是hmQ /90 3 ， mH 100。 由于存在沿程损失，局部阻尼损失等，所以水泵 的 扬程要比设计 的 扬程大。 根据上面计算得 mHH X 。 立式水泵虽然节约安装面积，但由于煤矿矿井安装空间有限，吊装困难，所以选择卧式离心水泵。 综合上述因数考虑，参照 《给水工程》 ，选取 IS8050315 型卧式离心水泵。 其参数为：流量 hmQ /60~30 3 ，扬程 mH 123~128。 与之匹配的电机型号为 Y200L22，电动机参数为：额定转速 min/2900rnN  ，额定功率 KWPN 37。 为了自动控制方便，这里将水泵进行以下分组编号，如表 21。 表 21 水泵分组（自动控制排水）动作顺序表 备用机组 运行机组 检修机组 1号 2号 3号 2号 3号 1号 3号 1号 2号 水泵安装基础设计 目前，厂家都是将水泵和电动机组装在一个的钢制底座上，在安装时，只要用地脚螺栓将底座安 装在钢筋混凝土基础上，就完成了水泵的安装。 混凝土基础作用是支承并固定机组，使其运行平稳，不致发生剧烈振动。 因此，不允许混泥土基础产生沉陷。 因此，基础的刚度强度足够，除了要能承受机组的静荷载外，还要能承受机械震动荷载。 查阅 《给水工程》 ， IS8050315 型卧式单级离心泵安装尺寸如下（单位： mm）： 1650L ， 14091L ， 1252L ， 8403L ， 4004L ， 850B ， 550b ， 350H ，贵州大学本科毕业论文（设计） 第 12 页 4501H ， 3552 H ， 2803H。 于是得到水泵安装钢筋混凝土基础图 .再根据水泵型号和电机型号查阅 《给水工程》得出配筋表，于是可画出 水泵安装钢筋混凝土 图（如图21） 及水泵安装钢筋混凝土基础 配筋图（如图 ）。 水泵安装钢筋混 水泵安装钢筋混凝土基础配筋图 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 13 页 水泵房设置及排水设备的布置 水泵 房设置 水泵房根据煤矿矿井实际情况和机械电气设备布置要求，以及煤矿消防要求。 主要有以下几点要求： （ 1） 、 根据《煤矿安全规程（ 2020）》 第二百七十九条 ，主要泵房至少设置有 2 个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应高出泵房底板 以上；另一个出口通到井底车场，在此出口通路内，应设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。 而泵房和水仓的连接通道，应设置可 靠的控制闸门。 （ 2） 、在装有大型机组的泵站内，应当留出适当的面积作为检修机组使用，机组周围的周围要预留有 ～。 （ 3） 、 相邻机组的基础之间应有一定宽度放入过道，以便工作人员通行，电动机容量不大于 55KW,净距应不小于 ，电动机容量大于 55KW时，净距不小于 ，电动机容量小于 20KW时，过道宽度可适当减小，但在任何情况下，设备的突出部件之间或突出部件与墙之间应不小于 ，如电动机容量大于 55KW时，则不得小于。 (4)、泵站内主要通道宽度应不小于。 (5)、水管与水管之间的净距 B值应大于 ,保证工作人员能较为方便地通过。 (6)、水泵外形凸出部分与墙壁的净距 D，须满足管道配件安装的要求，但是，为了便于就地检修水泵， D值不宜小于。 如水泵外形不凸出基础， D值则表示基础与墙壁的距离。 (7)、对于非水平接缝的水泵，在检修时，往往要将泵轴和叶轮沿轴线方向取出。 因此，在设计泵房时，要考虑在这个方向上有一定的余地，即水泵离开墙壁或者其他机组的距离应大于泵轴长度加上 ，为了从电动机中取出转子，应同样地留出适当的距离。 排水设备的布 置 在布置水泵房的时候，水泵机组的布置和排列是其主要内容，它决定着水泵房建贵州大学本科毕业论文（设计） 第 14 页 筑面积的大小。 一方面，各机组的间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。 另一方面，各机组的布置应保证运行安全，装卸和管理方便。 而且，管道总长度最短、接头配件最少最小、水头损失最小并应考虑泵站有扩建的余地。 根据上述要求，在保证水泵房水泵工作可靠性的前提下，力求运行安全和管理方便， 综上两点可画出泵房布置图 (如图)。 图 水泵房设备布置图 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 15 页 第三章 主电路设计 电气负载计算及启动方案选择 电流计算 水泵电机型 号为 Y200L22，已知：转速 min/2900rn  ；额定电压 VUN 380。 额定功率 KWPN 37 ；功率因数 。 根据功率计算公式 cos3UIP  31 得 c os3 NNN UPI  32 10373   启动方案选择 IS8050315 离心泵所用的电动机的功率为 37KW,额定电流约为 66A，电机直接启动时，启动电流一般为额定电流的 57 倍，以 6 倍记，则 AIst 396。 启动电流较大，直接启动会对电网造成冲击，可能导致同一电网中其他正在工作的大功率电器因电压供应不足而停机。 为了有效地减少启动电流，采用星 — 三角降压启动，此时 启动电流为直接启动的3/1 ，所以降压启动电流 AI st 13239。 39。 。 显然，启动电流下降明显，对电网的冲击程度大为减少。 减小启动电流，能有效避免对电网的冲击。 在水泵启动前应当先关闭出口阀门，贵州大学本科毕业论文（设计） 第 16 页 待水泵运转正常后再将其开启；在水泵停止前又必须关闭出口阀门，再停止水泵，以免水泵发生反转而被损坏。 电气元件选型 根据电机的额定电流，查阅 《 电工手册 》 ，主要电器元件选型如下： 电线选择 电线电缆无论是在输电系统还是在用电系统中都承担着电力的传输与分配，在电 力系统里面，电线选择至关重要，它关系到整个系统的用电安全，选择不当会造成绝缘皮的烧损而漏电，甚至造成火灾更严重的事故。 在我国现目前常用的电线电缆是铜线和铝线，如果按导体电阻看，铌和锡的电阻最小，是常用的超导材料，其次就是银的电阻最小。 在选择电线时， 一般应考虑发热，电压损失，经济电流密度，机械强度等选择条件。 同时还要考虑导线的工作环境。 一般情况下， 低压动力线因其负荷电流较大，故一般先按发热条件选择截面，然后验算其电压损失和机械强度；低压照明线因其对电压水平要求较高，可先按允许电压损失条件选择截面，再验算发 热条件和机械强度；对高压线路，则先按经济电流密度选择截面，然后验算其发热条件和允许电压损失；而高压架空线路，还应验算其机械强度。 然而因为煤矿排水系统的工作环境恶劣，并且环境潮湿，虽然铝导线不易生锈， 电阻小，质软不易折断，造价便宜，但是铝导线的耐高温能力低，长时间在高温条件下使用就会烧坏，因而会缩短使用寿命。 而铜导线就改善了铝导线的缺点，但是造价比铝导线贵。 一般铜导线载流量导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度、冷却条件、敷设条件来确定的。 一般铜导线的安全载流量为 5~8A/ 2mm ，铝导线的安全载流量为3~5A/ 2mm。 主线电路同时供应 三 台 37KW 三相绕线式异步电机和一台 PLC、一台触摸屏等。 主线路电流约为 280A，所以采用 2100mm 铝芯线，其载流量大概 300A 左右。 水泵电机分路上，每台电机电流在 67A 左右，选择 225mm 的铜芯线，能通过在 130A 左右的电流，在降压启动过程时产生的电流通过也没有问题。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 17 页 交流接触器 交流接触器常用来接通和断开电动机和其 他设备的主电路，每小时可以开闭千余次，可以实现远程控制。 主要由电磁铁和触点两部分组成，它是利用电磁铁的吸引力而动作的。 接触器主要技术参数除额定电流、电压之外还有使用类别、机械寿命、操作寿命和电寿命。 根据用途，接触器的触点分主触点和辅助触点两种。 辅助触点通过的电流较小，常接在电动机得控制回路中；主触点能通过的较大电流，接在电动机的主回路中。 如CJ1020 型交流接触器有三个动合主触点，四个辅助触点（两个动合，两个动断）。 在选用接触器时，应注意它的额定电流，线圈电压及触点数量等。 CJ10 系列接触器的主触点额 定电流有 5,10,20,40,60,100,150A等数种；线圈额定电压通常是 220V或 380V，也有 36V和 72V的。 CJ10 系列交流接触器是一般任务型接触器，主要使用于交流电动机得启停和控制。 水泵电机的接触器 KM19， 由于电机启动电流较大，为 左右，选用 CJ 系列额定电流为 100A 的交流接触器，技术参数如下：控制电机最大功率 50KW，额定电压VuN 380 ，额定电流 AIN 100。 主触头数目为 3，辅助触头数目为 2 常分 2 常合。 电寿 命 60 万次，机械寿命 300 万次。 自动空气短路器 断路器具有过载、短路和欠电压保护的功能，有油浸式断路器、真空式断路器和空气式断路器三大类，在低压电路中空气式断路器目前是应用最多的。 空气式断路器结构型式可分为框架式和塑料式外壳，框架式分断能力较高，常用于主电路或大容量电路中，塑料式结构紧凑，便于独立安装。 主电路断路器 QF：根据总得电路额定电流和电压，选用框架式断路器，型号为40015Dw 框架式自动空气开关，适用于 HzAc 60~50 ，额定工 作电压为 VuN 380 ，额定电流 AIN 100 ，过电流脱扣范围 200400A。 异步电机分支回路分电路断路器 QF13 ：根据电机额定电流 AIN  ；额定电压VuN 380 ，选用塑料外壳式空气开关，型号 DZ10100，适用于 HzAc 60~50 ，额定工作电压为 VuN 380 ，额定电流 AIN 100 ，过电流脱扣范围 60100A。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 18 页 热继。