Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học mỏ - Địa chất
Bộ môn máy & thiết bị mỏ


đề tài tốt nghiệp
Sinh viên:
Ngành:
Lớp:
Ngày nhận đề tài:
Ngày nộp đồ án:

Vũ Văn Văn
Máy &Thiết Bị Mỏ
Máy &Thiết Bị Mỏ-K53
Ngày 25 tháng 01 năm 2012
Ngày 12 tháng 06 năm 2013

Tên đề tài:Tính toán thiết kế máy bơm,trạm bơm thoát nớc Công ty Than Mông Dơng khi
khai thác xuống sâu (mức -150 đến -250).
Thiết kế: Nhóm máy thủy khí.
Nội dung thực hiện :
1. Tổng quan về Công ty than Mông Dơng.
2. Tính toán lựa chọn thiết bị thoát nớc.
3. Tính toán,thiết kế cơ bản máy bơm.
4. Quy trình công nghệ gia công chế tạo trục bơm.

Chủ nhiệm bộ môn

Ngời hớng dẫn

PGS.TS Vũ Nam Ngạn

PGS.TS Nguyễn Đức Sớng

Mục Lục

Trờng Đại học mỏ - Địa chất...................................................................1
Mục Lục.................................................................................................................1
Lời nói đầu..........................................................................................................4
Chơng I..................................................................................................................5
tổng quan về công ty than mông Dơng..........................................5
1.1. Đặc điểm về vị trí địa lý, kinh tế, khí hậu.........................................................5
1.1.1. Đặc điểm vị trí địa lý..................................................................................5
1.1.2. Đặc điểm kinh tế.........................................................................................5
1.1.3. Đặc điểm khí hậu thời tiết của mỏ.............................................................5
1.2. Đặc điểm về địa chất và địa chất thủy văn của mỏ...........................................5
1.2.1. Đặc điểm về địa chất công trình của mỏ....................................................5
SV: Vũ Văn Văn

Trang 1

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp


1.2.2. Đặc điểm về địa chất thủy văn của mỏ......................................................6
1.3. Nhiệm vụ và tình hình thoát nớc của mỏ..........................................................6
1.3.1. Nhiệm vụ và giải pháp thoát nớc mỏ..........................................................6
1.3.2. Lợng nớc lu tụ của mỏ trong các mùa........................................................7
1.3.3. Hiện trạng thoát nớc của mỏ......................................................................9
1.4. Các trạm bơm đang sử dụng thoát nớc trong mỏ..............................................9
1.4.1 Các trạm bơm ..............................................................................................9
1.4.2. Bản vẽ mặt cắt hầm bơm -250 Trung Tâm Mông Dơng..........................10
1.4.3. Bản vẽ lắp đặt thiết bị trong hầm bơm (hình 1.1)....................................10
1.4.4. Bản vẽ kết cấu bơm DF600-60x6.............................................................10
Chơng ii...............................................................................................................11
tính toán lựa chọn thiết bị thoát nớc........................................11
trạm bơm trung tâm mông dơng (mức -250).................................11
2.1 Tính lu lợng yêu cầu của máy bơm...................................................................11
2.2 Cột áp sơ bộ của máy bơm................................................................................12
2.3 Lựa chọn loại máy bơm và số bơm..................................................................12
2.4 Lập sơ đồ thủy lực trạm bơm thoát nớc mỏ :...................................................13
2.5 Tính toán lựa chọn đờng kính ống hút và ống đẩy...........................................15
2.5.1 Tính chọn đờng ống đẩy............................................................................15
2.5.2 Tính chọn đờng ống hút.............................................................................17
2.5.3 Kiểm tra độ bền của ống............................................................................18
2.6.Tính toán đờng đặc tính mạng dẫn và xác định điểm làm việc của bơm........18
2.6.1Tính tổn thất trên đờng ống hút..................................................................18
2.6.2Tính toán chiều cao đặt bơm......................................................................19
2.6.3 Tính tổn thất trên đờng ống đẩy.................................................................19
2.6.4 Xác định điểm làm việc của máy bơm và hệ thống..................................20
2.6.5 Xác định hiệu xuất của máy bơm..............................................................23
2.6.6 Điểm làm việc của máy bơm.....................................................................23
2.6.7 Kiểm tra tính ổn định của máy bơm khi làm việc ...................................24

2.7 Hiện tợng xâm thực máy bơm ly tâm và biện pháp tránh xâm thực...............24
2.7.1 Hiện tợng xâm thực máy bơm ly tâm........................................................24
2.7.2 Biện pháp tránh xâm thực..........................................................................24
Chơng iii.............................................................................................................25
tính toán thiết kế có bản của máy bơm.......................................25
3.1 Tính toán các thông số cơ bản của bơm...........................................................26
3.1.1 Công suất yêu cầu trên trục bơm...............................................................26
3.1.2 Công suất động cơ......................................................................................26
3.1.3 Số vòng quay đặc trng................................................................................26
3.2 Tính toán các thông số ở cửa vào của bánh công tác.......................................26
3.2.1 Vẽ sơ đồ kết cấu bánh công tác.................................................................26
3.2.2 Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm (đờng kính trục bơm , nơi lắp
khớp nối)..............................................................................................................27
3.2.3 Xác định đờng kính trục nơi lắp BTC.......................................................27
3.2.4 Đờng kính moay ơ của bánh công tác.......................................................28
3.2.5 Xác định đờng kính Ds..............................................................................28
3.2.6 Xác định đờng kính D1..............................................................................28
3.2.7 Xác định chiều rộng mép vào b1 :.............................................................28
3.2.8 Xác định giá trị góc vào của cánh ............................................................29
3.2.9 Chiều dầy cánh dẫn S.................................................................................30
3.3 Tính toán các thông số ở cửa ra của bánh công tác.....................................30
3.3.1 Góc ra của bánh dẫn :................................................................................30
3.3.2 Tính tốc độ vòng ở mép ra của cánh u2....................................................30
SV: Vũ Văn Văn

Trang 2

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53



Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

3.3.3 Tính đờng kính tại cửa ra của bánh công tác D2......................................31
3.3.4 Tính chiều rộng BCT ở cửa ra b2..............................................................31
3.3.5 Xác định giá trị tốc độ tơng đối.................................................................31
3.3.6 Xây dựng các tam giác vận tốc cửa vào và ra ..........................................31
3.3.7 Xác định số cánh dẫn Z.............................................................................32
3.3.8 Xác định chiều dầy đĩa bánh công tác......................................................32
3.4 Kiểm tra kết quả tính toán................................................................................32
3.4.1 Kiểm nghiệm các hệ số thu hẹp................................................................32
3.4.2 Kiểm nghiệm tỷ số b2/D2.........................................................................33
3.4.3 Kiểm tra tỷ số D2/D1.................................................................................33
3.4.4 Kiểm nghiệm tỷ số w1/w2.........................................................................33
3.5 Xây dựng biên dạng cánh.................................................................................34
3.5.1 Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh tuyến (mặt đứng) khi cánh
có dạng mặt trụ....................................................................................................34
3.5.2 Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt vĩ tuyến......................................36
3.6 Tính toán và xây dựng các bộ phân dẫn hớng..................................................38
3.6.1 Bộ phận dẫn hớng vào................................................................................38
3.6.2 Bộ phận dẫn hớng ra..................................................................................40
3.7 Bộ phận dẫn hớng trung gian kiểu cánh dẫn ...................................................41
3.8 Bộ phận lót kín..................................................................................................43
3.8.1 Lót kín bánh xe công tác ..........................................................................43
3.8.2 Lót kín trục bơm........................................................................................44
3.9 Lực tác dụng trong bơm và tính toán trục bơm................................................46
3.9.1 Lực hớng trục do sự chênh lệch áp phía trớc và phía sau bánh công tác.46
3.9.2 Lực tác dụng bên trong của bánh công tác tại vùng cửa hút....................46
3.9.3 Lực phụ hớng trục......................................................................................47

3.9.4 Tính toán thiết kế bộ phận cân bằng lực hớng trục (đĩa giảm tải,ổ chặn
thủy lực)...............................................................................................................47
3.9.5 Lực hớng kính FR......................................................................................51
3.10 Tính toán trục máy bơm..................................................................................52
3.10.1 Các lực tac dụng lên trục bơm.................................................................52
3.10.2 Tính phản lực và vẽ biểu đồ nội lực........................................................54
3.10.3 Tính sơ bộ trục.........................................................................................55
3.10.4 Tính chính xác trục..................................................................................56
3.10.5 Tính dao động trục (hay tính độ cứng của trục).....................................58
3.11 Tính chọn then và kiểm nghiệm bền then......................................................58
3.11.1 Tính chọn then..........................................................................................58
3.11.2 Kiểm nghiệm bền then.............................................................................59
3.12 Tính chọn ổ lăn...........................................................................................59
3.12.1 Chọn loai ổ :.............................................................................................59
3.12.2 Tính chọn ổ theo độ bền lâu....................................................................59
3.13 Kiểm tra sơ bộ hiệu suất của bơm..................................................................61
3.13.1 Hiệu suất thủy lực....................................................................................61
3.13.2 Hiệu suất lu lợng......................................................................................61
3.13.2 Hiệu suất cơ khí ......................................................................................61
Chơng iV.............................................................................................................62
Quy trình công nghệ gia công và thiết kế đồ gá..................62
4.1 lập quy trình công nghệ gia công chi tiết trục máy bơm.................................62
4.1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu ,điều kiện làm việc của trục...................................62
4.1.2 Thiết kế quy trình công nghệ gia công trục .............................................62
4.2 Tính toán và thiết kế đồ gá phay rãnh then......................................................69
4.2.1 Chọn phơng án định vị...............................................................................69
SV: Vũ Văn Văn

Trang 3


Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

4.2.2 Tính toán đồ gá..........................................................................................70
4.2.3 Bản vẽ kết cấu đồ gá..................................................................................72
4.2.4 Nguyên lý vận hành đồ gá ........................................................................73
Kết luận.............................................................................................................73
TàI LIệU THAM KHảO.....................................................................................74

Lời nói đầu
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc,ngành công nghiệp mỏ giữ
một vai trò quan trọng và cần thiết.
Mỏ than Mông Dơng là thành viên của Tp on Công nghip Than - Khoáng sn
Việt Nam.Sản xuất bình quân hàng năm 7ữ9 triệu tấn than.Nó đã đóng góp một phần rất
lớn về năng lợng (cho xuất khẩu cũng nh tiêu thụ trong nớc). Với nhu cầu cấp thiết và
quan trọng của các thiết bị thoát nớc cho khai trờng để phục vụ sản xuất liên tục,nâng cao
năng suất.Hiện nay mỏ than Mông Dơng đã khai thác xuống mức -250,các trạm bơm cũ ở
mức -150 không còn đáp ứng đợc nhu cầu,vậy cần phải tính toán thiết kế, cũng nh lập quy
trình vận hành,bảo quản,sửa chữa khi gặp sự cố cho trạm bơm mới để phục vụ sản xuất
nhanh chóng.
Sau thời gian thực tập ở mỏ than Mông Dơng,với sự hớng dẫn của thầy giáo Nguyễn
Đức Sớng,em đã học tập và tích lũy đợc những kiến thức, kinh nghiệm trong thực tế sản
suất và đồng thời cũng thu thập đợc một số tài liệu liên quan tại nơi thực tập. Nay em đợc
chính thức nhận đề tài tốt nghiệp: Tính toán thiết kế máy, bơm trạm bơm thoát nớc của
Công ty Than Mông Dơng khi xuống sâu (mức -150 ữ -250).
Đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Đức Sớng và các thầy trong bộ môn

Máy và Thiết Bị Mỏ Trờng Đại học Mỏ - Địa chất,với sự cố gắng của bản thân nay em
đã hoàn thành bản đồ án.
Do thời gian có hạn, trình độ chuyên môn còn hạn chế, không thể tránh khỏi những
thiếu sót , rất mong đợc sự tham gia góp ý của các thầy cô và các bạn đọc để đồ án của
em đợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn ban giám hiệu nhà trờng,thầy giáo Nguyễn Đức Sớng,
cùng toàn thể các thầy cô trong bộ môn Máy&Thiết Bị Mỏ - Trờng Đại học Mỏ - Địa
chất.Xin chân thành cám ơn đơn vị:Công ty than Mông Dơng đã tạo điều kiện giúp đỡ,
góp ý kiến quí báu để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình.

Hà Nội,ngày tháng năm 2013
- Ngời viết đồ án SV: Vũ Văn Văn

Trang 4

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp
Vũ Văn Văn

Chơng I
tổng quan về công ty than mông Dơng
1.1. Đặc điểm về vị trí địa lý, kinh tế, khí hậu.
1.1.1. Đặc điểm vị trí địa lý.
Mỏ than Mông Dơng thuộc địa phận thị xã Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh,cách trung
tâm thị xã khoảng 10km về hớng Bắc.
Phía Bắc, Đông Bắc giáp với sông Mông Dơng và biển.

Phía Nam giáp với mỏ than Bắc Quảng Lợi và Bắc Cọc Sáu.
Phía Tây giáp với mỏ Khe Chàm.
Mỏ than Mông Dơng có ranh giới quản lý của mỏ đợc lấy theo quyết định
số: 1122/QĐ-HĐQT, ngày 16 tháng 5 năm 2008 của chủ tịch Hội đồng quản trị TKV v/v:
Phê duyệt quy hoạch điều chỉnh ranh giới các mỏ than thuộc Tập đoàn công nghiệp ThanKhoáng sản Việt Nam.
Theo hệ tọa độ nhà nớc năm 1972,mỏ đợc giới hạn trong tọa độ địa lý sau:
X = 28500 ữ 30000,Y = 28500 ữ 33000.
1.1.2. Đặc điểm kinh tế.
Hoạt động kinh tế trong khu vực chủ yếu là xí nghiệp khai thác than.Hiện nay mỏ
than Mông Dơng đã đợc đầu t xây dựng, có dây truyền công nghệ khá hoàn chỉnh.Từ mỏ
đã có đờng giao thông nối với quốc lộ 18A và đờng sắt khổ 1000mm Cửa Ông Mông
Dơng.
1.1.3. Đặc điểm khí hậu thời tiết của mỏ.
- Khí hậu mỏ mang đặc tính khí hậu nhiệt đới gió mùa,đợc chia ra làm 2 mùa rõ rệt
là mùa ma và mua khô.Mùa ma từ tháng 5 đến tháng 10 chủ yếu tập chung vào các tháng
7,8,9 với lợng nớc mùa ma trung bình 2800 ữ 3000 mm.Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4
năm sau.
- Nhiệt độ trong năm cao nhất là 36 0C thấp nhất là 80C trung bình 18ữ200C.Do ảnh
hởng của gió biển lên độ ẩm không khí lớn trên 80%.Điều này gây ảnh h ởng lớn đến sản
xuất kinh doanh cũng nh bảo quản thiết bị của mỏ nhất là trong các tháng mùa ma.
- Mỏ Mông Dơng có khí hậu nổ xếp loại II,lợng khí mê tan ( CH4 ) thoát ra đạt tới
5 ữ < 10 m3/ tấn ngày đêm.
1.2. Đặc điểm về địa chất và địa chất thủy văn của mỏ.
1.2.1. Đặc điểm về địa chất công trình của mỏ.
- Kết quả các công trình thăm dò cho thấy.Mỏ có 13 vỉa than nằm xen kẽ giữa lớp đất
đá.Độ dốc của các vỉa than thay đổi lớn và bất thờng.Các vỉa có góc dốc trung bình từ 15 0
ữ 450.Hầu hết vách và trụ của các vỉa than đợc cấu tạo bởi thành phần nham thạch.Các vỉa
SV: Vũ Văn Văn

Trang 5


Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

than có cấu tao phức tạp với chiều dầy thay đổi từ ( 2 ữ 20 m ) gây khó khăn cho việc khai
thác than ở lò chợ.Đá vách và đá trụ của các vỉa than có độ cứng 8 ữ14,tỷ trọng =
2,7T/m3.
- Đất đá của tầng chứa than gồm:Cát kết,bột kết,sét kết,cuội kết,sét than và các vỉa
than,chúng nằm xen kẽ nhau.Các lớp đá có độ gắn kết rắn chắc,thuộc loại đá cứng bền
vững.Các lớp đá có thế nằm đơn nghiêng với góc dốc biến đổi từ 200 đến 400tạo nên các
cánh của nếp uốn rất phức tạp.
1.2.2. Đặc điểm về địa chất thủy văn của mỏ.
a) Nớc mặt:
- Nớc mặt trong khu mỏ đợc lu thông và tàng trữ chủ yếu ở sông Mông Dơng và hai
suối chính bắt nguồn từ khu Cọc Sáu - Quảng Lợi chảy qua khu mỏ rồi đổ vào sông Mông
Dơng.Lu lợng suối trong mùa khô khoảng 10 đến 20 l/s,lu lợng mùa ma lớn Qmax 150
l/s.Sông Mông Dơng chảy qua phía bắc khu mỏ,lòng sông rộng 40 ữ 50m, bị bồi lấp bởi
sét,cát,cuội,sỏi,mực nớc sông thay đổi theo mùa và thuỷ triều,mực nớc lớn nhất vào mùa
ma Hmax=4,2 m,mức nớc cạn nhất vào mùa khô H min=0.4 m,cá biệt vào mùa ma năm
1979,1986 làm ngập mặt bằng mỏ với mực nớc lên cao tới h = 6,7m,làm ngập toàn bộ mặt
bằng mỏ.
b) Nớc dới đất:
Tầng chứa nớc đất (tiềm thuỷ): Đợc lu thông trong kẽ nứt các lớp nham thạch từ trụ
vỉa H(10) trở lên,độ giàu nớc thấp (Q = 0.1 ữ 0.2 l/s) nguồn cung cấp chính là nớc ma,hớng vận động chính là Bắc - Nam,đôi khi có áp lực cục bộ.
Tầng chứa nớc áp lực:Nằm dới trụ vỉa H(10) do lớp bột kết nằm sát trụ vỉa H(10)
duy trì theo chiều ngang cũng nh chiều sâu, chiều dày thay đổi từ vài mét đến hàng chục

mét tạo thành lớp cách nớc.Thực tế cho thấy cột nớc áp lực cao +0.5 m,Q = 0.248 ữ 0.298
l/s,độ giàu nớc không cao,hệ số thấm K = 0,000131 ữ 0,119 m/ngđ.
Nớc trong đứt gãy:Đặc trng nhất là đứt gãy Mông Dơng có đới huỷ hoại rộng hàng
trăm mét, ngoài ra còn có các đứt gãy với đới huỷ hoại rộng hàng chục mét:A-A;B- B;CC;H-H.Trong các đứt gãy có độ giàu nớc thấp,hệ số thấm KTB = 0,03 m/ngđ nguồn cung
cấp chính là nớc ma.
Đặc tính hoá học của nớc:Nớc có vị ngọt,mềm đến cứng (tổng độ khoáng hoá M=
0,1ữ0,5 g/l).Độ pH của nớc dao động từ 6ữ6,8.
1.3. Nhiệm vụ và tình hình thoát nớc của mỏ.
1.3.1. Nhiệm vụ và giải pháp thoát nớc mỏ.
a) Nhiệm vụ thoát nớc mỏ.
Hiện nay mỏ than Mông Dơng đã khai thác xuống sâu mức -250 ở khu trung tâm Mông
Dơng và đang chuyển sang giai đoạn hai để khai thác khu Đông Bắc Mông Dơng. Mỏ
Mông Dơng giáp sông Mông Dơng và hai suối Cọc Sáu Quảng Lợi nên lu lợng nớc đổ
SV: Vũ Văn Văn

Trang 6

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

về mỏ là rất lớn (nhất là mùa ma) làm ảnh hởng đến việc khai thác. Vậy việc thoát nớc
khai trờng là nhiệm vụ liên tục và cấp bách.Để việc khai thác đợc diễn ra an toàn và liên
tục.
b) Giải pháp thoát nớc mỏ.
Theo quyết định số 4283/QĐ - ĐT ngày 24 tháng 12 năm 2008 của Hội đồng quản trị
Công ty cổ phần than Mông Dơng - TKV về việc phê duyệt thiết kế kỹ thuật - Tổng dự toán

dự án đầu t xây dựng công trình khai thác giai đoạn II mỏ than Mông Dơng giải pháp
thoát nớc nh sau:
- Nớc thoát ra từ địa tầng mức -250 khu Trung Tâm,từ các đờng lò khai thác nớc theo
các rãnh chảy vào hầm chứa mức -250, và đợc tổ hợp máy bơm tại hầm bơm mức -250
khu Trung Tâm,bơm lên mặt bằng cửa giếng đứng phụ mức +5,3; máy bơm với các thông
số sau:
Lu lợng bơm Qb =580(m3/h),chiều cao đẩy của bơm H=360(m),chiều cao hút của bơm
HH =6(m),công suất động cơ P=900(KW),số vòng quay n=1480(v/ph),điện áp U=6(KV).
Trạm bơm gồm gồm 7 máy bơm: 3 làm việc,3 dự phòng và 1 bảo dỡng sửa chữa.
- Nớc thoát ra từ địa tầng mức -250 khu Đông Bắc,từ các đờng lò khai thác nớc theo
các rãnh chảy vào hầm chứa mức -250,và đợc tổ hợp máy bơm tại hầm bơm mức -250 khu
Đông Bắc,bơm lên mặt bằng cửa giếng nghiêng phụ mức +6,8,máy bơm với các thông số
sau:
Lu lợng bơm Qb=600(m3/h), chiều cao đẩy của bơm H=360(m), chiều cao hút của
bơm HH=6(m),công suất động cơ P=900(KW),số vòng quay n=1480(v/ph),điện áp
U=6(KV).
1.3.2. Lợng nớc lu tụ của mỏ trong các mùa.
Dự tính lợng nớc chảy vào hệ thống lò khu TTMD mức -250 và khu ĐBMD mức
-150 tại thời điểm kết thúc khai thác:
- Phơng pháp tính toán.
Sử dụng công thức của DuyPuy phối hợp với phơng pháp giếng lớn của C.V.
Troianxki:

Q=

1,366.K tb .(2 H M ).M
lg( R + ro ) lg ro

Trong đó:
Các thông số tính toán lấy theo báo cáo địa chất kết quả thăm dò bổ sung khu

Mông Dơng lập năm 2009 và báo cáo THTL và tính lại trữ lợng khu mỏ than Mông Dơng
- CP-QN lập năm 2010.
Khu trung tâm Mông Dơng:Z=19 m
Ktb-250=0,035 m/ngđ
Khu Đông Bắc Mông Dơng:Z=32 m
Ktb=0,0584 m/ngđ
H : Độ cao cột nớc tĩnh trung bình trong phạm vi khai thác
SV: Vũ Văn Văn

Trang 7

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

S : Chiều cao cột nớc tháo khô. Khi cột nớc hạ thấp tới lò khai thác thì H=S.
R : Bán kính phát triển phễu hạ thấp mực nớc theo Kusakin:
R= 2 ì S H ì K tb
ro : là bán kính giếng lớn: r0 =

F


(m)

+ F: Diện tích khai trờng.
FTT-VM = 1281209 (m2)

FĐông = 439970 (m2)
FĐBMD = 1320558 (m2)
+ H: Chiều cao cột nớc tháo khô tơng ứng (m)
HTT- VM = 269 (m)
HĐông = 269 (m)
HĐBMD=182 (m)
Tại khu Trung Tâm Vũ Môn và khu Đông khi tiến hành khai thác tầng -250 việc
phá hoả sẽ dẫn đến phát triển các khe nứt từ hệ thống khai thác mức -250 lên hệ thống
khai thác mức -97,5.Một phần lợng nớc chảy vào lò mức -97,5 sẽ theo các khe nứt chảy
xuống hệ thống lò mức -250.Lợng nớc này sẽ tăng theo khi diện khai mức -250 phát triển
mở rộng.Tại thời điểm kết thúc khai thác mức -250 dự tính 70% lợng nớc từ mức -97,5
chảy xuống mức -250.
Hệ số biến đổi lu lợng đợc tính trên cơ sở tỷ số chênh lêch giữa Q max tháng lớn nhất
và Qmin tháng bé nhất theo kết quả quan trắc của mỏ hệ số này tạm lấy trung bình là 4.
Lu lợng mùa ma (Qma) là lợng nớc trung bình thờng xuyên chảy vào mỏ trong mùa
ma (cha tính lợng nớc bổ cập trực tiếp - Qbc) Qma = Qk* hệ số biến thiên lu lợng.
Quá trình khai thác đã phá vỡ cân bằng tự nhiên,các lớp nham thạch bị nứt nẻ làm
xuất hiện hệ thống khe nứt mở,do đó nớc mặt và vũ lợng tác động trực tiếp tới dòng chảy
vào mỏ làm xuất hiện lợng nớc bổ cập Q3 (Q bổ cập).Thông số Qbc đợc tính trên cơ sở kết
quả quan trắc thực tế của mỏ và số liệu nghiên cứu ĐCTV các mỏ Hà lầm,Vàng
Danh,Thống Nhất ...trong đề tài nghiên cứu dòng chảy vào các mỏ hầm lò TVN do Viện
KHCN Mỏ thực hiện năm 2003.
Lu lợng cực đại chảy vào khai trờng: Qmax = Qma + Qbc
Bảng 1-01: Kết quả tính toán lợng nớc chảy vào mỏ (đơn vị m3/h)
Khu

Mức

khai thác


khai trờng

SV: Vũ Văn Văn

Qmin (m3/h)
(tb mùa khô)
Trang 8

Lu lợng (m3/h)
Qma (m3/h)
Qmax
(tb mùa ma)

(m3/h)

Qtb(m3/h)
(năm)

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ
Khu TT-VM
Khu Đông

Đồ án tốt nghiệp

-97.5 ữ -250

122


459

694

319

-97.5 ữ -250

94

354

536

246

Khu ĐB

150
599
998
412
Lv ữ -150
Lu lợng nớc chảy vào mỏ mức -250 khu Mông Dơng và mức -150 khu ĐB Mông
Dơng đợc tính toán trên cơ sở:
+ Tầng (-100)~LV sau khi kết thúc vẫn duy trì tốt hệ thống thoát nớc.
Lu lợng nớc Qmax tính toán trên đây không bao gồm các tình huống đột xuất: nh
bục nớc từ lò cũ hoặc túi nớc cục bộ.
Cần thờng xuyên làm tốt công tác san lấp hệ thống khe nứt trên mặt mỏ để giảm

thiểu lợng nớc ma bổ cập trực tiếp vào hệ thống lò đang khai thác.Thực tế sản xuất cho
thấy nếu làm đợc tốt công tác san lấp hệ thống khe nứt trên mặt mỏ và tạo các rãnh thoát
nớc trên mặt sau các đợt nắng nóng thì sẽ giảm thiểu đáng kể lợng nớc ma bổ cập trực tiếp
vào hệ thống lò.
1.3.3. Hiện trạng thoát nớc của mỏ.
Hiện tại mỏ than Mông Dơng đang khai thác ở mức -97,5.Việc thoát nớc cỡng bức ở
mức này đợc thực hiện bằng trạm bơm mức -97,5 và trạm bơm mức -150 để bơm lên mặt
bằng giếng đứng phụ mức +5,3.
1.4. Các trạm bơm đang sử dụng thoát nớc trong mỏ.
1.4.1 Các trạm bơm .
Mỏ Mông Dơng đang dùng 3 trạm bơm để phục vụ khai thác giai đoạn II ở khu vực
Đông Bắc MD.
Trạm bơm ở khu trung tâm Mông Dơng mức -250 với 6 máy bơm (2 làm việc,2 dự
phòng và 2 bảo dỡng sửa chữa, ngoài ra còn sử dụng 04 máy bơm mồi chân không cho các
máy bơm làm việc và dự phòng,bơm mồi chân không có lu lợng 220 m3/h,công suất 11kW
Máy bơm với các thông số sau: Bơm chịu axít, động cơ phòng nổ.
Lu lợng bơm:
Qb = 600 m3/h
Cột áp của bơm:
H = 360 m
Chiều cao hút của bơm:
Hh = 6 m
Hiệu suất:
= 80%
Công suất động cơ:
P = 630 kW
Số vòng quay:
n = 1480 v/ph
- Trạm bơm ở mức -150 khu Đông Bắc Mông Dơng với 6 máy bơm ( 2 làm việc,2
dự phòng và 2 bảo dỡng sửa chữa),ngoài ra còn sử dụng 04 máy bơm mồi chân không cho

các máy bơm làm việc và dự phòng,bơm mồi chân không có lu lợng 220 m3/h,công suất
11kw.
Máy bơm với các thông số sau: Bơm chịu axít, động cơ phòng nổ.
Lu lợng bơm:
Qb = 450 m3/h
Cột áp của bơm:
H = 240 m
SV: Vũ Văn Văn

Trang 9

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

Chiều cao hút của bơm:
Hh = 4,9 m
Hiệu suất:
= 79%
Công suất động cơ:
P = 450 KW
Số vòng quay
n = 1480v/ph
- Trạm bơm ở mức -250 khu Đông Bắc Mông Dơng với 6 máy bơm (2 làm việc,2
dự phòng và 2 bảo dỡng sửa chữa),ngoài ra còn sử dụng 04 máy bơm mồi chân không cho
các máy bơm làm việc và dự phòng,bơm mồi chân không có lu lợng 220 m3/h,công suất
11kw.

Máy bơm với các thông số sau:Bơm chịu axít,động cơ phòng nổ.
Lu lợng bơm:
Qb = 600 m3/h
Cột áp của bơm:
H = 360 m
Chiều cao hút của bơm:
HH = 6 m
Hiệu suất:
= 79%
Công suất động cơ:
P = 630 KW
Số vòng quay
n = 1480v/ph
1.4.2. Bản vẽ mặt cắt hầm bơm -250 Trung Tâm Mông Dơng.
1.4.3. Bản vẽ lắp đặt thiết bị trong hầm bơm (hình 1.1).
1.4.4. Bản vẽ kết cấu bơm DF600-60x6.

Hình 1.2:Bản vẽ kết cấu bơm DF600-60

SV: Vũ Văn Văn

Trang 10

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp


Chơng ii
tính toán lựa chọn thiết bị thoát nớc
trạm bơm trung tâm mông dơng (mức -250)

2.1 Tính lu lợng yêu cầu của máy bơm.
Theo tài liệu của công ty than Mông Dơng,về việc triển khai phơng án thoát nớc phục
vụ công tác khai thác năm 2013 dựa vào lợng nớc từ các nguồn đổ về mỏ đã thống kê qua
các năm đa ra dự kiến lợng nớc phải bơm của năm 2013.
Trạm bơm hiện nay có nhiệm vụ thoát nớc cho toàn bô phân tầng mức (-250).Yêu cầu
của trạm bơm là phải bơm thoát hết lợng nớc lu tụ trong mỏ trong thời gian ngắn nhất.
Theo tài liệu thống kê của mỏ than Mông Dơng năm 2013 cho biết lợng nớc các nơi
đổ về mỏ tổng cộng trung bình phải bơm hết trong một ngày đêm của trạm bơm mức (250) nh sau:
Lợng nớc lu tụ mùa khô (tháng 10 ữ tháng 04 năm sau) :
Qmin = 122 m3/h = 2928 m3/ngày đêm
Lợng nớc lu tụ trung bình mùa ma (tháng 04 ữ tháng 10) :
Qtb = 319 m3/h = 7656 m3/ngày đêm
Lợng nớc lu tụ cực đại vào mùa ma :
Qmax = 694 m3/h = 16656 m3/ngày đêm
Xác định lu lợng cần thiết của trạm bơm (Qyctr) .Từ lợng nớc lu tụ trung bình và tối đa
của trạm mức (- 250).Trạm bơm phải bơm hết lợng nớc này trong thời gian không quá 16
giờ (theo tiêu chuẩn thoát nớc mỏ hầm lò).
Để xác định lu lợng yêu cầu cần thoát nớc của trạm,ta tính theo công thức sau:
Qyctram =

Qlt
(m3/h)
16

(theo [1] công thức (2-66) T72)


(2.1)

Trong đó:
Qyctram : Là lu lợng nớc cần thiết của trạm bơm trong một giờ.
Qlt
: Là lợng nớc lu tụ tại hầm bơm trong các mùa.
16
: Là thời gian theo qui phạm an toàn mà trạm bơm phải bơm hết.
Thay các giá trị trên vào công thức (2.1) ta tính đợc lu lợng nớc cần thoát nh sau:
Qmintram =

Q min
2928
=
= 183 (m3/h)
16
16

Qmaxtram =

Q max
16656
=
= 1041 (m3/h)
16
16

2.2 Cột áp sơ bộ của máy bơm.
Dựa vào sơ đồ bố trí hệ thống ống dẫn từ hầm bơm mức (-250) lên mức (+6,8) theo
(hình 2.1):

SV: Vũ Văn Văn

Trang 11

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp
+6,8

Hhh

Hđẩy

1

2
3
4

Hhút

5

-250

6
7


Hình 2.1:Sơ đồ cột áp
1- Bể đẩy
2- Van một chiều
3- Khóa
4- Bơm DF600-60x6
5- Đồng hồ đo áp
6- Bể hút
7- Lới chắn rác
Ta tính sơ bộ cột áp bơm H theo công thức sau:
Hsb =

H hh
od

(2.2)

Trong đó:
Hhh : Là chiều cao hình học của máy bơm.
Hhh = Hhút + Hđẩy = 6 + 256,8 = 262,8 m
Với : Hđẩy =250 +6,8 = 256,8 m : Là chiều cao đẩy của bơm từ (-250) lên (+6,8).
Hhút = 6 : Là chiều cao hút tối đa của máy bơm.
od = 0,75 ữ 0,95 :Là hiệu suất ống dẫn,vì ống dẫn là ống thép không dỉ thành nhẵn
nên ta lấy od = 0,9
Thay các giá trị vào công thức (2.2) ta đợc:
Hsb =

262,8
= 292 m
0,9


2.3 Lựa chọn loại máy bơm và số bơm.
o Lựa chọn loại máy bơm.
Căn cứ vào lu lợng và cột áp sơ bộ cần có để bơm ở mức -250.Căn cứ vào tài
liệu giới thiệu chọn bơm của công ty ta chọn loại bơm sơ bộ nh sau:
Mã hiệu Q(m3/h) H (m) Hhút (m) n (v/ph) Nđc (kW) Dhút (mm) Dđẩy (mm)
DF600600
360
6
1480
900
300
250
60x6
Đây là loại máy bơm đáp ứng yêu cầu thoát nớc đặt ra trong quas trình khai thác của
công ty than Mông Dơng. Máy bơm DF600-60x6 là bơm chụi axít,động cơ phòng nổ,đây
SV: Vũ Văn Văn

Trang 12

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

là máy bơm đợc chế tạo tại Trung Quốc,do công ty TNHH Changsha Swan chế tạo có đặc
tính kỹ thuật phù hợp với yêu cầu của công ty.
o Tính chọn số bơm.

Dựa vào lu lợng nớc lu tụ bình thờng và tối đa ta tính đợc số lợng bơm cần
có nh sau:
Ta có công thức tính: K =

Qlt
16.Qb

(2.3)

Trong đó : K : Là số lợng máy bơm cần có
Qlt : Lợng nớc lu tụ một ngày đêm (m3/ngày đêm)
Qb : Lu lợng của máy bơm (m3/h)
Theo công thức (2.3) nếu dùng loại máy bơm DF600-60x6 , để bơm hết lợng nớc lu
tụ bình thờng trong mùa khô thì cần số bơm là:
K=

Qlt min
2928
=
= 0,305
16.Qb 16.600

Chọn 1 bơm là đủ.

Qtb
7656
=
= 0,7975
16.Qb 16.600


Chọn 1 bơm là đủ.

Qlt max
16656
=
= 1,735
16.Qb 16.600

Chọn 2 bơm là đủ.

Cùng loại bơm trên để bơm hết lợng nớc lu tụ trung bình trong mùa ma thì cần số
bơm là:
K=
là:

Cùng loại bơm trên để bơm hết lợng nớc lu tụ cực đại trong mùa ma thì cần số bơm
K=

Trong mùa ma thờng có ma lờn và kéo dài,nhng theo thống kê của công ty thì cha có
đợt ma nào kéo dài quá 15 ngày,giờ ma cũng không liên tục kéo dài 24/24 giờ. Mặt khác
mỏ Mông Dơng là mỏ hầm lò dễ gặp túi nớc ngầm,bục nớc tràn xuống đờng lò.
Vì vậy để đảm bảo an toàn cho ngời,máy móc thiết bị và hoạt động khai thác đợc
liên tục. Công ty bố trí tại hầm bơm mức -250 với số lợng bơm là 6 máy bơm DF60060x6,2 làm việc,2 dự phòng và 2 bảo dỡng sửa chữa,và sử dụng 04 máy bơm mồi chân
không cho các máy bơm làm việc và dự phòng,bơm mồi chân không có lu lợng 220
m3/h,công suất 11kW.
2.4 Lập sơ đồ thủy lực trạm bơm thoát nớc mỏ :
Ta tính toán thiết kế cho một bơm nào chịu tổn thất nhiều nhất,dựa vào sơ đồ lắp đặt
bơm và sơ đồ đờng ống ta chọn bơm số 5 để tính toán.Sơ đồ thủy lực nh (hình 2.1).
o Bố trí trạm bơm và hệ thống ống dẫn.
Trạm bơm đợc đặt trong hầm bơm trung tâm đã đợc thiết kế sẵn,đảm bảo kích thớc

và yêu cầu cho phép mỗi bơm đợc đặt trên bệ bê tông và đợc cố định chặt bằng các
bulong.Các kích thớc sơ bộ của bê tông nh sau(hình 2.2):

SV: Vũ Văn Văn

Trang 13

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

1850

Hình 2.2:Bơm đặt trong hầm.

SV: Vũ Văn Văn

Trang 14

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

800


Hình 2.3:Bệ móng đặt bơm
Các bơm đợc bố trí theo cách hợp lý để thuận tiện sửa chữa lắp đặt các đờng ống hút
và đẩy,thao tác trong quá trình vận hành bơm và 5 đờng ống đẩy đợc đa lên vị trí
thuận lợi của giàn ống đẩy.Hệ thống ống dẫn đợc bố trí hợp lý (hình 2.4)
2.5 Tính toán lựa chọn đờng kính ống hút và ống đẩy.
2.5.1 Tính chọn đờng ống đẩy.
Chọn đờng ống đẩy sao cho tốc độ nớc đi trong đờng ống đẩy thỏa mãn điều kiện
kinh tế kỹ thuật thờng lấy theo tài liệu [1]:
cđẩy = 1,5 ữ2,2 m/s chọn cđẩy = 2 m/s
Đờng kính trong tối u của ống đẩy theo M.M.Phê Đô Rôp:
20. 7 Q3b d 24. 7 Q3b

( theo [1] công thức (2-67) T72)

(2.4)

Trong đó: d :Là đờng kính ống đẩy.
Qb = 600 m3/h :Là lu lợng của máy bơm DF600-60x6
Thay số liệu vào công thức (2.4) ta đợc:
20. 7 Q3b d 24. 7 Q3b = 20. 7 6003 d 24. 7 6003 = 310 d 372 (mm)

Căn cứ vào qui chẩn ta chọn đờng kính ống đẩy dđẩy = 350 mm
Kiểm nghiệm tốc độ cho phép của nớc trong đờng ống theo tài liệu [1]:
Ta có công thức sau :
SV: Vũ Văn Văn

Trang 15

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53



Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

cđẩy =

Đồ án tốt nghiệp

4.600
4Qb
=
= 1,73 m/s (thỏa mãn cđẩy =1,5 ữ2,2 m/s)
2
2
.d .3600 .0,35 .3600

Đối với nớc trong mỏ hầm lò có chứa ít tạp chất và hạt cứng nên vận tốc c đẩy = 1,73 m/s
là hợp lý.
Vậy đờng kính ống đẩy là:dđẩy = 350 mm
Do đờng kính miệng đẩy của máy bơm (Dđẩy = 250 mm) bé hơn đờng kính ống đẩy
(dđẩy = 350 mm) nên ta phải tính đoạn ống côn chuyển tiếp lắp giữa ống đẩy và ống đẩy
của bơm.
o Tính chọn đoạn ống côn trên đờng ống đẩy.
Do đặc điểm của hầm bơm , hệ thống đẩy trong hầm bơm đợc lắp đặt bằng ống
250 mm và 350 mm nên ta phải thiết kế 2 đoạn ống côn chuyển tiếp từ 350 mmữ300
mm và 300 mmữ250 mm.

ỉ350

ỉ300


ỉ250

ỉ300

- Tính đoạn ống côn 350 mm ữ 300 mm
Đoạn ống côn đợc thiết kế nh hình vẽ :

250
300

Hình 2.5: ố ng côn đẩy
D1= 350 mm :là đờng kính ống đẩy.
D2= 300 mm :là đờng kính ống côn chuyển tiếp.
Chiều dài đoạn ống côn đợc tính toán nh sau:
L = (5ữ6)( D1- D2) = (5ữ6)(350-300) = 250 ữ 300 mm
Qua thực tế đo đạc kiểm tra ta lấy L = 300 là thỏa mãn yêu cầu.
Tính đoạn ống côn 300 mm ữ 250 mm
D2= 300 mm :là đờng kính ống côn chuyển tiếp.
D3= 250 mm :là đờng kính ống đẩy của máy bơm.
Chiều dài đoạn ống côn đợc tính toán nh sau:
-

L = (5ữ6)( D2- D3) = (5ữ6)(300-250) = 250 ữ 300 mm
Qua thực tế đo đạc kiểm tra ta lấy L = 250 mm là thỏa mãn yêu cầu.
SV: Vũ Văn Văn

Trang 16

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53



Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

2.5.2 Tính chọn đờng ống hút.
Theo tài liệu [1] để đảm bảo điều kiện hút, thờng chọn đờng kính ống hút lớn hơn đờng kính ống đẩy 25 mm ữ 50 mm (tức là lớn hơn đờng kính ống đẩy 1 cấp).Tốc độ nớc
trong ống hút thờng là 1ữ1,5 m/s.
Ta chọn đờng kính ống hút dhút = 400 mm
Kiểm tra vận tốc nớc trong ống hút theo công thức sau:
chút =

4.600
4Q
=
= 1,33 m/s (thỏa mãn chút =1ữ1,5 m/s)
2
2
.d .3600 .0, 4 .3600

Vậy đờng kính ống hút là:dhút = 400 mm
Do đờng kính ống hút của máy bơm (Dhút = 300 mm) bé hơn đờng kính ống hút
(dhút = 400 mm) nên ta phải tính đoạn ống côn chuyển tiếp lắp giữa ống hút và ống hút của
bơm.
o Tính chọn đoạn ống côn trên đờng ống hút.
Do đặc điểm của hầm bơm,hệ thống hút trong hầm bơm đợc lắp đặt bằng ống
300mm và 400 mm nên ta phải thiết kế 2 đoạn ống côn chuyển tiếp từ 400 mmữ350
mm và 350 mmữ300 mm.


ỉ400

ỉ350

ỉ350

ỉ300

- Tính đoạn ống côn 400 mmữ350 mm
Đoạn ống côn đợc thiết kế nh hình vẽ :

250
300

Hình 2.6: ố ng côn hút

D4= 400 mm :là đờng kính ống hút.
D5= 350 mm :là đờng kính ống côn chuyển tiếp.
Chiều dài đoạn ống côn đợc tính toán nh sau:
L = (5ữ6)(D4-D5) = (5ữ6)(350-300) = 250ữ300 mm
Qua thực tế đo đạc kiểm tra ta lấy L = 300 mm là thỏa mãn yêu cầu.
-

Tính đoạn ống côn 350 mmữ300 mm
D5= 350 mm :là đờng kính ống côn chuyển tiếp.

SV: Vũ Văn Văn

Trang 17


Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

D6= 300 mm :là đờng kính ống hút của máy bơm.
Chiều dài đoạn ống côn đợc tính toán nh sau (hình:
L = (5ữ6)( D2- D3) = (5ữ6)(300-250) = 250 ữ 300 mm
Qua thực tế đo đạc kiểm tra ta lấy L = 250 mm là thỏa mãn yêu cầu.
2.5.3 Kiểm tra độ bền của ống.
Trong quá trình làm việc đờng ống phải chị một áp suất lớn.Lực do áp suất cột nớc tạo
ra có khả năng phá vỡ đờng ống nếu ta chọn đờng ống không đủ lớn, chiều dày thành đờng ống không đủ lớn.
Để thỏa mãn về độ bền của ống thì :
Pmax [P]
Trong đó: [P] : là áp suất làm việc cho phép của ống đã chọn. [P] = 40 at
Pmax : là áp lực lớn nhất do cột nớc tạo ra.
Theo tài liệu [1] công thức (2.69) ta có:
Pmax = (0,11ữ0,115).Hhh (at)

(2.5)

(2.6)

Ta có : Hhh = 256,8 m : là chiều cao hình học của bơm.

Từ (2.6) Pmax = 0,11.256,8 = 29,532 (at) (thỏa mãn)
(1at = 1,03326 KG/cm2,1KG = 9,81 N)
2.6.Tính toán đờng đặc tính mạng dẫn và xác định điểm làm việc của bơm.

2.6.1Tính tổn thất trên đờng ống hút.
Từ sơ đồ tính toàn thiết kế đặt bơm . Căn cứ vào tài liệu [1] ta có:
h =

0, 0195
3 d
h

(theo [1] công thức (2-70) T73)

(2.7)

Trong đó: h :là độ nhám tơng đối của ống
dh = 400 mm :là đờng kính ống hút
Thay số vào (2.7) ta đợc :

h =

0, 0195
= 0,0265
3
0, 4

Vậy h = 0,0265
Trên đờng ống hút gồm những tổn thất cục bộ sau:
1 van đáy có lới lọc:
= 4 ữ 10 ta chọn = 5
1 cút cong 90:
= 0,15 ữ 0,25 ta chọn = 0,2
6 chỗ nối:

= 6 . 0,4 = 0,24
2 đoạn ống côn nối ( = 10 ữ 15):
= 2.0,25 = 0,5
Tổng cộng tổn thất:
= 5,94
Theo công thức (1-67) tài liệu [1] tính tổn thất trên đờng ống hút ta có:
Lh
Vh2
Hh = (h. d + h).
2.g
h

Trong đó : Lh= 6 m
h =0,0265
dh = 400 mm
Vh = 1,33 m/s
h = 5,94
SV: Vũ Văn Văn

(2.8)

: Là chiều dài đờng ống hút.
: Là độ nhám tơng đối của ống hút đã tính đợc .
: Là đờng kính ống hút ta đã chọn ở trên.
: Là vận tốc nớc đi trong ống hút.
:Là tổng tổn thất cục bộ trên đờng ống hút.
Trang 18

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53



Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

g = 9,81 m/s2 : Là gia tốc trọng trờng .
Thay vào công thức (2.8) ta đợc:
6
1,332
Hh = (0,0265.
+ 5,94).
= 0,57 mH2O
0, 4
2.9,81

2.6.2Tính toán chiều cao đặt bơm.
Theo tài liệu [1] với công thức (2-27) ta xác định chiều cao hút của máy bơm theo
phơng trình sau :
Pa P bh Ce2
Hh
+
- Hh NPSHyc
(2.9)
.g
2g
P
P
Trong đó: a
: Là cột áp khí quyển ,ở cốt 0 trên mặt nớc biển ta lấy a =10 m.
.g

.g
Pbh
P
: Là cột áp hơi bão hòa của nớc ở 20C , tra bảng bh = 0,24 m.
.g
.g
: Là tốc độ nớc trên mặt thoáng bể hút Ce2 = 0.
Ce2

Hh : Là tổn thất cột áp trên đờng hút (Hh = 0,57 mH2O ).
NPSHyc : Là hệ số dự trữ xâm thực.
Theo tài liệu [1] công thức của Thomas ta có: NPSHyc = .Hi
4

Với : = K. nq 3 : là hệ số Thomas

(2.10)
(2.11)

Qt 155 0,18
Theo tài liệu [1] công thức (1-89) ta có : nq = n 3/4
=
= 0,79 1/s
3/4
H

360

nq : Là số vòng quay đặc trng của máy cánh dẫn ( hệ số cao tốc )
K = 0,0014

Thay số vào công thức (2.11) ta đợc: = 0,0014. (0, 79) 4/3 = 1,02.10-3
Từ (2.10) ta có : NPSHyc = 1,02.10-3 .360 = 0,37 m
Thay số vào công thức (2.9) ta đợc :
Hh 10-0,24-6-0,37 = 3,4 m
Vậy chiều cao tính toán đặt bơm kể từ mặt thoáng bể hút là : Hh 3,4 m
2.6.3 Tính tổn thất trên đờng ống đẩy.
Hệ thống ống dẫn của mỏ đợc dùng bằng ống thép CT5.Mặc dù qua thời gian dài sử
dụng và nớc mỏ có tính axit,nhng ảnh hởng không lớn lắm đến thiết bị và tổn thất cục bộ
trong đờng ống.
Tính tổn thất trên đờng ống đẩy theo công thức sau :
Ld
Vd2
Hd = (d. d + d).
2.g
d

(theo [1] công thức 1-68 trang26)

(2.12)

Trong đó : Ld =300 m :Là chiều dài tuyến ống đẩy (Theo tài liệu công ty)
dd =350 mm :Là đờng kính ống đẩy đã chọn ở trên.
Vd = 1,73 m/s :Là vận tốc nớc đi trong ống đẩy.
Từ sơ đồ tính toán , thiết kế đặt bơm . Căn cứ vào tài liệu [1] ta có:
Độ nhám tơng đối của ống đẩy : d =

0, 0195
0, 0195
= 3
= 0,0277

3 d
0,35
d

(2.13)

Vậy d = 0,0277
Trên đờng ống đẩy gồm những tổn thất cục bộ sau:
3 van một chiều: = 3.(4,5 ữ 14) ta chọn = 25
SV: Vũ Văn Văn

Trang 19

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

2 khóa điều chỉnh mở hết:
= 2.0,07 = 0,14
84 chỗ nối:
= 84 . 0,4 = 33,6
2 đoạn ống côn nối ( = 10 ữ 15 ) :
= 2 . 0,25 = 0,5
4 cút cong 90: = 4.(0,15 ữ 0,25) ta lấy = 4.0,25 = 1
3 cút cong 145:
= 3.0,25 = 0,75
Tổn thất chỗ thải nớc:

=1
2 ống nối chữ T:
= 2.0,6 =1,2
Tổng cộng tổn thất:
= 63,19
Thay số vào công thức (2.12) ta đợc:
300
(1, 73) 2
Hd = (0,0277.
+ 63,19).
= 13,26 mH2O
0,35
2.9,81

Từ phơng trình đặc tính mạng dẫn,công thức (1-72)-[1]:
Hmd =Hhh + Kmd.Q2
Trong đó: Hhh = 262,8 m: Là chiều cao hình học
Kmd : Là hệ số sức cản mạng dẫn.
Theo [1] ta có :

Kmd =

(2.13)

H h + H d 0,57 + 13, 26
=
= 3,84.10-5
Q2
6002


Thay vào công thức (2.13)ta đợc:
Hmd =262,8 + 3,84.10-5.Q2
Ta lần lợt cho các giá trị của Q lập bảng tính Hmd cụ thể nh sau:
Bảng 2-1: Thông số đặc tính mạng ống dẫn.
Q(m3/h)
0
100
200
300
Hmd(m)
262,80
263,18
264,34
266,26
Q(m3/h)
600
700
800
900
Hmd(m)
276,62
281,62
287,38
294
2.6.4 Xác định điểm làm việc của máy bơm và hệ thống.

400
268,94
1000
301,2


500
272,40

Vì đây là bơm nhiều cấp nên ta xây dựng đờng đặc tính cho máy bơm một cấp trớc rồi
từ đó xây dựng đờng đặc tính máy bơm 6 cấp dựa theo nguyên tắc nối tiếp 6 cấp.
Theo tài liệu [1] công thức (1-58) và (1-59) ta có phơng trình đặc tính máy bơm nh
sau:
Trong đó:

Hb = Ho.[1-(1-

Hn
Q
).( )2]
Ho
Qn

(2.14)

Ho= Hn.(1,025 + 0,0075.nq)

(2.15)

0,167 = 28 vg/ph :Là số quay đặc trng của máy
nq = = 1480 3/4
60

Qn và Hn :Là các giá lu lợng,cột áp và tốc độ ở chế độ định mức của
máy bơm ta có : Qn = 600 m3/h , Hn = 60 m và n =1480 v/ph

Thay số vào (2.15) và (2.14) ta đợc:
Ho= 60.(1,025 + 0,0075.28) = 74 m
Hb= 74,6.[1-(1-

60
Q 2
Q 2
).(
) ] = 74-14.(
)
74 600
600

Vậy phơng trình đờng đặc tính của máy bơm là :
Hb = 74 -14.(

Q 2
)
600

(2.16)

Từ phơng trình ta có bảng thông số đặc tính máy bơm nh sau :
SV: Vũ Văn Văn

Trang 20

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53



Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

Bảng 2-2: Thông số đặc tính của máy bơm.
Q(m3/h)
0
100
200
H (m)
74,0
73,6
72,4
Q(m3/h)
600
700
800
H (m)
60,0
55,0
49,1

300
70,5
900
42,5

400
68,8
1000

35,0

500
64,3

Từ bảng 2-1 và bảng 2-2 ta vẽ đợc đờng đặc tính của bơm nh sau:

SV: Vũ Văn Văn

Trang 21

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

H
450
(mH2O)
440
430
420
410
400
390
380
370
360

350
340
330
320
310
300
286 290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60

50
40
30
20
10

MIMII
Mc

M

H -Q

0

d-Q

Hm

I+II

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
1200
1400
1600
1800
2000
1100
1300
1700

1900
1500
760

Hình 2.7:Đờng đặc tính của máy bơm và hệ thống
SV: Vũ Văn Văn

Trang 22

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

2.6.5 Xác định hiệu xuất của máy bơm.
Theo tài liệu [1] , công thức (2-5) ta có:
.g .Q.H
N
=
NK
Nk

=

(2.17)

Trong đó: N:Là công suất trên trục của máy bơm.Theo công thức (2-2),tài liệu [1]
N=


.g .Q.H
, kW
1000.3600

(2.18)

Với: = 1000 kg/m3 :Là khối lợng riêng của nớc.
g = 9,81 m/s2 :Là gia tốc trọng trờng.
Q = 600 m3/h :Là lu lợng của máy bơm
H = 60 mH2O :Là cột áp của máy bơm.
Thay số vào công thức (2.18) ta đợc :
N=

1000.9,81.600.60
= 98,1 kW
1000.3600

Nk :Là công suất trên khớp nối trục .Theo tài liệu [1],công thức (2-5) ta có:
Nk =

N
,kW
b

(2.19)

Với : N = 98,1 kW :Là công suất trên trục của máy bơm.
b :Là hiệu suất máy bơm.
Ta có : Q = 600 m3/h =0,167 m3/s

nq = 29,13 v/ph :Là số quay đặc trng của máy bơm.
Dựa vào biểu đồ (hình 1-23,tài liệu [1]) b = f(nq) ta xác định đợc :b = 0,86
Thay số liệu vào công thức (2.19) ta đợc :
Nk =

98,1
= 114,1 kW
0,86

Ta có công xuất trên trục N và công suất trên khớp nối trục N k của bơm 6 cấp là:
N = 98,1.6=588,5 kW ; Nk=114,1.6 = 684,6 kW
Giữ nguyên giá trị Nk lần lợt ta đa các giá trị Q và H của máy bơm vào công thức (217) ta xác định đợc giá trị hiệu suất .
2.6.6 Điểm làm việc của máy bơm.
Đa đờng đặc tính mạng dẫn lên hệ trục tọa độ với đờng đặc tính máy bơm, ta xác định
đợc các chế làm việc của máy bơm trên (Hình 2.7)
Ta xác định đợc điểm làm việc của máy bơm và hệ thống nh sau :
- Lu lợng làm việc: Qlv = 760 m3/h
- Cột áp làm việc:
Hlv = 286 m
- Hiệu suất làm việc : lv = 0,87
Với điểm làm việc của một bơm nh vậy ta đi tính số lợng bơm phải hoạt động khi lợng lựu
tụ lớn nhất là : T=

16656
= 1, 4
16.750

Vậy ta cần 2 bơm cùng hoạt động song song sẽ đảm bảo yêu cầu.

SV: Vũ Văn Văn


Trang 23

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

Với 2 bơm cùng hoạt động song song thì điểm làm việc sẽ thay đổi,theo nguyên tắc ghép
2 bơm song song ta có đờng đặc tính máy bơm (I+II) nh (hình 2.7) ta tìm đợc điểm làm
việc chung cho 2 máy là:Mc với Q=1350 m3/h ;H=325 mH2O.
2.6.7 Kiểm tra tính ổn định của máy bơm khi làm việc .

Thời gian làm việc của các máy bơm trong trạm đợc kiểm tra theo công thức:
T=

Qlt
Qtr

,h

( theo [1])

(2.20)

Trong đó :
Qlt :Là lợng nớc lu tụ trong các mùa đã xác định đợc.
Qlv :Là lu lợng làm việc của máy ở điểm làm việc M

Thay các giá trị vào công thức (2.20) ta tính đợc:
2928
=3,85 h
760
16656
- Thời gian hoạt động của hai bơm khi có lợng nớc cực đại: T =
= 11 h
2.760

- Thời gian hoạt động của một bơm trong mùa khô :T=

Nh vậy theo quy phạm an toàn mỏ hầm lò việc tính toán lựa chọn máy bơm và
hệ thống đờng ống cho thoát nớc mức (-250) của mỏ Mông Dơng là đảm bảo các
yêu cầu.

2.7 Hiện tợng xâm thực máy bơm ly tâm và biện pháp tránh xâm thực.
2.7.1 Hiện tợng xâm thực máy bơm ly tâm.
Dới khái niệm về xâm thực ngời ta hiểu rằng đó là việc tạo nên một vùng hơi cục bộ
(bọt khí) ở trong các chất lỏng đang chảy nếu nh áp suất tĩnh tuyệt đối đạt bằng hoặc thấp
hơn áp suất bốc hơi của chất lỏng đó,áp suất bốc hơi này phụ thuộc vào nhiệt độ chất lỏng
và điều kiện khí quyển.Ngợc hẳn với việc đun nóng hoặc ngng đọng,ở hiên tợng xâm thực
là một sự bốc hơi cục bộ chất lỏng mà nó gây nên do một s giảm áp thủy động.Nh vậy ở
máy bơm,hiện tợng xâm thực có thể xảy ra ở nơi có áp suất thấp,tốc đọ lớn nhất thí dụ ở
mép vào cánh dẫn của bánh công tác nếu chiều cao hút quá lớn. Khi áp suất ở mép vào
cánh dẫn thấp,đạt áp suất bốc hơi của chất lỏng đợc bơm thì chất lỏng bắt đầu bốc hơi,tạo
bọt khí,làm giảm diện tích dòng chảy và do đó tốc độ dòng chảy tăng lên rất lớn gây xô va
các bọt khí vào mép bánh công tác làm gẫy,vỡ cánh.Đó chính là hiện tợng xâm thực,khi
hiện tợng xâm thực xẩy ra sẽ gây xô va bọt khí vào cánh gây tiếng ồn ,cánh bánh công tác
có thể bị phá vỡ trong một vài giờ,hiệu suất máy giảm.Tuy nhiên khi hiện tợng xâm thực
xâm thực xảy ra rất nhỏ thì lại có tác dụng làm nhẵn bề mặt cánh, tăng một chút hiệu suất

bơm.
An toàn nhất để không xẩy ra xâm thực là đặt chiều cao hút đủ nhỏ.
2.7.2 Biện pháp tránh xâm thực.

Muốn tránh xâm thực có thể dùng những biện pháp sau:
Giảm chiều cao hút.
Chọn ống hút phù hợp,ít gẫy khúc,ít nhám,đờng ống phải ngắn nhất từ bể
hút đến bơm.
- Chú ý làm kín ống hút,hạn chế việc bố trí các van trên đờng ống hút.
- Nếu chiều cao hút quá lớn,có thể đặt thê bơm phụ nh bơm phun tia ở đờng
ống hút.
- Khi chiều cao hút quá lớn nên dùng bơm có vòng quay đặc trng (ns) nhỏ.
- ở bơm hớng trục,bánh công tác phải đặt chìm dới nớc.
- Có thể kéo dài mép cánh dẫn ra phía cửa hút.
- Hạn chế s thay đổi hớng của dòng chảy ở cửa vào.
- Thánh cánh dẫn và bánh công tác phải nhẵn.
-

SV: Vũ Văn Văn

Trang 24

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53


Bộ Môn Máy và Thiết Bị Mỏ

Đồ án tốt nghiệp

Chơng iii

tính toán thiết kế có bản của máy bơm
TT
1
2
3

4
5
6
7

Bảng thông số kỹ thuật chính của bơm
Thông số kỹ thuật
Bơm DF600-60x6
Lu lợng của bơm (Q)
600 m3/h
Chiều cao đẩy của máy bơm (Hđ)
360 m
Động cơ điện:
-Công suất :
900 kW
-Tốc độ :
1480 Vòng /phút
-Điện áp:
6 kV
-Trọng lợng
4020 kg
Đờng kính ống hút (Dh)
400 mm
Đờng kính ống đẩy (Dđ)

350 mm
Tổng trọng lợng bơm
7370 kg
Hiệu suất (%)
80

SV: Vũ Văn Văn

Trang 25

Lớp : Máy và Thiết Bị Mỏ K53