C语言在煤矿主排水泵选型优化设计上的应用.pdf

第 l 期 2 0 1 4年 3月 水力 采煤与 管道 运输 HYDRAUL I C C0AL MI NI NG P I P EL I NE T RANS P 0RT AT 1 0N No1 Ma r 2 01 4 C语 言 在 煤矿 主 排 水 泵选 型 优 化 设 计 上 的应 用 吴振 国 ( 辽 源泵 业有 限责任公 司 吉林 辽 源 1 3 6 2 0 1 ) 摘要 ： 水害是煤矿 生产中的重大 自然灾害之一。主排水泵是防止水患的最重要设备 ， 但 因其最隹工况点选 择不合理 ， 经常出现工况点偏移， 不能有效及时排 出涌水而引起水患。用 c语言 自编软件， 优 化设计煤矿 主排 水 泵的 最隹工 况点 ， 避 免 了由于设计 不合 理造 成 水患 。 关键 词 ： 煤 矿排 水 水泵 工况 点 C语 言 自编软 件优化 设计 中图分类号： T D 4 4 2 1 文献标识码： B文章编号 ： 1 0 0 60 8 9 8( 2 0 1 4 ) 叭 一0 0 8 00 3 1 前言 煤矿主排水泵选型设计 的基本原则是 ： 矿井 2 4小时 的涌水量要 在 2 0小时 内排完。然而煤矿的涌水量是变 化的 ， 有正常涌水量 、 最大涌水量 、 最小涌水量 ， 设计时要 按最大涌水量， 计算 出主排水泵工况点， 从而确定水泵 的 台数 、 电机功率、 管径。而主排水泵工况点 ， 需要大量 的 公式进行设计 、 计算 ， 再经过优化才能最后确定 ， 这是 繁 杂的重复计算过程 ， 需要耗费大量 的时间和精力。弄不 好还容易出错 ， 需要从头重新计算。为 了减少重复计算 的繁重工作 和可能产生 的差错 ， 开发 了这一软件。该 软 件的最大优点就是： 快捷准确， 只要把 自然涌水量 、 排高 、 吸程、 管径、 弯头个数 、 底阀、 三通 、 闸阀个数等参数填入 编辑框 中， 点击计算立刻完成 ， 节省百分之九十以上的计 算时间， 而且准确度极高。 2煤矿 主排 水泵 选型 设计 主排水系统及主泵装置工作简图如图 l所示。 图 1 2 1 水泵排水能力计算 矿井排水系统必须满足在 2 0 h内排放 一天 2 4 h自然 涌水的要求。 正常涌水量时水泵的排水能力 ： Q B =Q x 2 4 2 0=1 2 Q ( m h ) 最大涌水量时水泵的排水能力 ： 8 O Q =Q X2 4 2 0=1 2 Q ( m h ) 其中 Q 和 Q 分别正常和最大涌水量时主泵流量 ； Q 和 Q 分别为矿井正常和最大 日涌水量。 2 2 水泵的台数确定 根据 规程 规定 ， 一套工作 ， 一套备 用， 一套检修 。 如果一 台运行能满足排水要求 ， 应选择三台水泵 。 2 3水泵 扬程 估算 水泵扬程估算见下列公式 ： H = ( H +H ) 式中： 为估算扬程 ( m) ； H p为泵房地面至出水 口垂高 ( n 1 )； H 为吸水高度 4 5 ( m) ； K为管道损失系数( 竖井 ： K=1 11 1 5； 斜井 ： 当 理 2 0。 K=1 2 51 3) 2 4 水泵扬程 的精确计算 水泵总扬程计算见下列公式 ： H= h+h +h ( 1 ) 式中： 为水 泵扬 程 ( i n ) ； h为排 高 ( i n ) ； h 为 总损 失 ( n 1 ) ； h 为吸水高度( m) 。 总水头损失为： A ( 2) 式中： h 。 为总损失( i n ) ； 为 沿程 阻力系数 ； L 为排水管 总长( i n ) ； d p为排水管直 径 ( I n ) ； 为排水 管流 速 ( m S ) ； g 为 重力 加速 度 ； 暮 局 部阻 力 系数 。 3 C语言 自编水泵选型设计程序软件 本 自编软件的原理， 是利用 C语言作为载体 ， 把这些 繁杂的水泵选型公式表示为 C语言的函数 ， 然后把这些 函数变为 C语言的子程序 ， 在主函数的调用下 ， 完成相应 的计算 。现仅以计算 流速的子程 序为例说 明如下 ， 余则 不一 一例举 。 v o i d C My 2 D i g ： ： 0 n C h a n g e E D I T l 1 ( ) TODO：I f t h i s i s a RI CHE DI T c o n t r o l ，t h e c o n t r o l wi l l not s e nd t hi s n o t i f i c a t i o n u nl e s s y o u o v e r r i d e t he CDi a l o g ： ： O n l n i t D i a l o g ( ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年 3月 吴振 国： C语 言在煤矿主排水泵选型优化设计上 的应 用 第 1期 f u n c t i o n a n d c a l l C R i c h E d i t C t r l ( ) S e t E v e n t Ma s k ( ) wi t h t h e ENM C HANGE f l a g ORe d i n t o t h e ma s k TODO ： Ad d y o u r c o n t r o l n o t i f i c a t i o n h a n d l e r c o d e he r e U p d a t e D a t a ( T R U E) ； m 一1 1 = m一1 1 1 3 6 0 0(m g J m g J) $ 1 0 0 0 0 0 0 4 31 41 59； U p d a t e D a t a ( F AL S E) ； 4 自编软件的应用 下面以某矿井主排水泵选型为例 ， 分别进行传统计算 与 自编软件计算 ， 两者计算结果相 同， 但充分体现 出自编 软件便捷高效的优化特性。 山西潞安某煤业公司提供的某竖井水泵选型数据 ： 矿 井正 常 涌 水 量 1 5 0 m h 、 最 大 涌 水 量 2 5 0 m h 、 排 高 2 7 7 m、 管路长度 1 2 5 5 m。 4 1 传统计算 4 1 1 水泵的排水能力确定 表 1 正常涌水时： Q =1 2 Q H=1 21 5 0=1 8 0 m h 最大涌水 时： Q =1 2 Q =1 22 5 0=3 0 0 m h 根据 矿 井最 大 日涌水 量预 选水 泵排 水 能力 ： MD 2 8 0 6 5型水泵 ， 该泵液量 Q=2 8 0 m h 、 单级扬程为 6 5 m。 4 1 2 确定排水管内径 已知流量确定后 ， 管内径计算公式如下 ： n一 g 一 3 6 0 07 r V 根据经济 流速 V=1 52 2 m s ， 计 算最 大管径 为 2 5 6 9 m m， 最小管径为 2 1 2 1 m。 可知， 管内径选择范围在 2 1 2 2 mmD 2 5 6 9 mm。 为了减少排水中的管道流动水力损失 ， 应当选择较低 的经 济流 速 。所 以最 终选 取 管径 为 2 5 0 ra m。 4 1 。 3 水泵扬程 按照式 ( 1 )、 ( 2 ) 进行水泵扬程计算 。 ( 1 ) 确定 D =2 5 0 mm管路沿程及局部 装置阻力系 数。 管路沿程及局部装置阻力系数见表 1 。 ( 2 ) 计算管路损失 h 。 已知管路长度 L 。 =1 2 5 5 m； 逆止阀数量 n =1 ； 底 阀数 量 n 2 =1 ； 闸阀数量 3=2； 弯头数量 =3； 三通数量 5 = 2； 排高 h=2 7 7 m； 吸程 h = 6 m。 将 已知数据代入下列公 式( 2) ， 求得 ： h =1 4 5 m， 最 后 可 得 水 泵 扬 程 =h+h +h =2 7 7+1 4 5 4 2+6= 297 5m。 4 1 4 水泵段数确定 由上面计算可知， 矿井排水所需水泵扬程为2 9 7 5 m， 而预选 MD 2 8 0 6 5型水泵的单级扬程为 6 5 m， 两者之 比 为 4 5 7， 故确定该型水泵段数应为 5段。 综合 以上结果 ， 确定水泵型号为 MD 2 8 06 55， 流 量 Q=2 8 0 m h ， 单 级 扬 程 为 6 5 m。总 扬 程 H=3 2 5 m， 选 三台， 一台工作 ， 一 台备用 ， 一 台检修。 4 2 软件计算 通过软件计算 ， 可 以更加清晰地看到该软件在水泵优 化选型中的便捷性。 4 2 1 水泵排水能力确定 矿井主排水泵的排水能力按最大涌水量计算。本案 例中某矿最大涌水量为 2 5 0 m h ， 故在涌水量对话框 中输 入 2 5 0后点击计 算， 得到预选泵流量 Q=3 0 0 m。 h ， 此结 果 显 示在 界 面 中 ， 如图 2所示 。 综合考虑设备备用系数等多种 因素 ， 预选 MD 2 8 0 6 55多 级 矿 用 离 心清 水 泵 为 主排 水 泵。流 量 Q= 2 8 0 m h ， 单级扬程为 6 5 m。 如L 埔 1 再 鲁 码 I 疆蟪摹鲁树 I t 耕 量 盘 盘 肇求 ， 小 时)鞭 坦蕞 触f 惰牟 小 时)计 尊 l 瞒 一瞬 一一 精确计算 ， l t 穗最 先 谭t c 立方掌埘 1 r 长 t 鬈】 滟 舯 耪， f t 鼍求， 擅， 哪【c 水) I嚣0 j 2 5 五 1 - s “ 7 即 藉 甜 - t镫砸嗣 5 T l ， l 2 l 5 I 7 5 。 釉吼2 2 5 筇 ， ， 3 5 帅o t 6 口 ， 聃仉5 翩 0 融 力 幕 p r i l l r f 叠 峭 空 i 计 硒 任 照 I 阻 是_ 进止一 毫一洲一 十虢击十越! 哺 卞羹 I I 靠甚燕 r 娃I廊栩t基l桎舟 幅1 0 I s 0 2 呻鹳a 一 0 。 再它脯群 工 入 d l t t l Wt l I 磊 #托 厨r厂 蕊 一 厣 赫 徊 堡 塑鲤 l融 苎 些 I囤酉圜 奠 一 摄霸 嚣内 l 濉毫 憧 I 2 谵遗 憾 一 I ， ， 图 2 4 2 2 主排水管 内径的优化选择 前已述及 ， 主排水 管道直径 的选择 原则是依 据 规 程 给出的管道经济流速 ( 1 52 2 m s ) 。应用 c语言 自编水泵选型预计程序 软件 ， 将经济 流速 区间的上下边 界数值分别输 入电脑 ， 然后 点击计算 ， 即可得到对 应管 径 ， 其计算时间只需几秒 ， 很快 给出经济合理管径范 围。 然后根据管材规格资料 即可选 出最佳管径 ， 并可结合矿 井现有管材情况， 尽量利用已有材料。 采用 C语 言自编程序软件选择管材 ， 高效快捷 ， 把传 统的大量计算过程大大简化缩短 ， 节省 了大量人力和时 间， 而且避免了差错 ， 保证所得结果 ( 下转第 1 0 0页 ) 8】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年 3月 水力采 煤与 管道 运输 第 1期 确定 目标市 场， 进行产 品细分 ， 提 高产 品的附加 价 值 ， 以差别赢得用户。首先 ， 根据市场的不 同， 确定 产品 销售 区域 ； 其次 ， 进行市场细分 ， 有针对性地进行销售 ； 第 三 ， 认真分 析现实顾客 和潜在顾客 ， 发现更 多的市场 机 会 。 4 2 市场占有策略 煤炭企业要运用 品种 、 价格 、 质 量、 服务 等多种 手段 为保证 ， 尽快抢 占销售市场 ， 市场信息及根据市场信息所 制定的各种策略得到组织实施。要和用户建立长期稳定 的供需关系 ； 要利 用一切销售渠道 ， 采用直销 、 经销、 代 理 、 配送 、 联营 、 易货贸易等方 式， 建立起多元化 、 多渠道 的市场营销网络等方式促销 。同时应积极推进区域优势 营销策略的实施。煤炭企业应该根据 自己企业所在 的地 理位置优势， 依靠重点海港、 发达的铁路 、 公路交通 网络 营建 自己企业的区域营销优势。 4 3 价格策略 坚持量大从优 ， 现款优惠、 特户特价等既统一又灵活 的价格机制。可 以采用随行就市 ， 适 当降价 ， 制定最低 限 价政策， 对中间环节经营煤炭实行全额预付制 ， 调整企业 内部价格关系 ， 提高重点定货合 同以外的销售价格， 体现 重点定货的优胜 ， 借以占领供需主渠道和重点用户市场 ， 与用户建立长期稳定的战略合作关系， 稳定企业 的长期 效益。煤炭企业要依据市场供需特性对市场结构和用户 结构进行优化， 扩大直供范 围和比重 ， 不断提高 自身市场 综合竞争能力 ， 提高产品质量 、 服务质量 和信誉水平。加 强营销改革探索创新 ， 积极探索股份制销售和联合 销售 工作 ， 推进销售前移。 4 4 服务营销策略。 服务营销是指营销者围绕着促进产品销售和帮助用 户使用所进行的一 系列活动 ， 使顾客满意并和顾客保持 长期友好互惠关系。充分反映消费者或用户需求的全 方 位的销售服务是竞争力 的有效保证。想顾客所想是搞好 服务的前提， 而建立完善的服务体系则是提高服务质量 的保障。煤炭企业长期 以来在计 划经济体制 的影 响下 ， 缺乏全方位的销售服务的意识 ， 不注重形象和企业信誉 的提高。在 目前激烈 的市场竞争 中， 煤 炭企业必须善 于 研究用户 ， 尽最大限度地满足用户需求 ， 强化售前 、 售中 、 售后服务， 保证合同兑现， 以优质 的服务来赢得用户， 与 用户保持长期的供求关系 ， 稳 固已有的煤炭市场。 5 结束 语 煤炭企业的市场营销要与简单的销售区分开来 ， 煤炭 企业要做强做大 ， 必须集 中精力抓好煤炭市场营销工作。 建立市场营销制度 ， 就是要以用户为 中心， 以企业 发展的 长远利益为着眼点， 树立一切为了用户， 一切服务 于用户 的思想 。另外 ， 还要调查市场， 分析市场， 了解用户需求 ， 通过产品结构调整占领市场， 这样才能使企业的生产 、 经 营顺利进行 ， 使企业在为社会发展的资源供给 中得 以持 续 发展 。 作者 简 介 ： 赵可 ( 1 9 8 8一) ， 男， 2 01 2年 毕业 于 中国矿 业 大 学， 主 要 从 事 煤矿技 术 工作 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 31 02 3 ( 上接第 8 1页 ) 准确可靠。 根据计算结果 ， 最终确定矿井主排水干管 的直径 为 2 5 0 ram( 计算结果界面显示图省略 ) 。 4 2 3 水泵扬程 在涌水量 已知和排水干管管道内径已确定的条件下 ， 应用 C语言 自编软件计算水泵扬程。其步骤为计算管道 流速 、 沿程阻力损失和局部阻力损失等( 此软件计算结果 显示 界见 图 2 ) 。 ( 1 ) 确定流速 在计算阻力小程序软件的对话框中分别输人相关数 据 ： 流量 Q=2 8 0 m h 、 管长 L ：1 2 5 5 i n 、 管径 d=2 5 0 m m， 点击计算流速 ， 流速框内立刻显示出 1 5 8 4 4 7 7 2 m s 。 ( 2) 沿程阻力损失计算 点击计算沿程损失， 沿程损失“ 损失值” 框 内立刻显 示 出 1 2 8 6 0 2 5 6 m。 ( 3 ) 局部阻力损失计算 在软件局部损失计算一栏 中， 软件根据管径， 自动跟 踪显示 出各管局部装置的阻力系数。 此时分别输入闸阀 2个 、 弯头 3个 、 三通 2个 ， 其中逆 止阀、 底阀默认数量分别为 1个 ， 点击计算局部损失， “ 局 部总损失” 框内 1 6 8 1 9 m显示在界面中。 1 0 0 ( 4 ) 总扬程的确定 内径 D=2 5 0 m m管道 的沿程损失 、 局部损失 已经显 示在界面中了， 这时只在排高栏及吸程栏 中分别继续输 入 2 7 7与 6 ， 点击计算 ， 总扬程 H=2 9 7 5 4 2 2 m便 显示在 界 面 中 4 2 4水泵 型号 及 电机功率 总扬程显示在界面后 ， 继续点击轴功率及配用功率按 钮 ， 轴功率 2 9 8 5 3 1 6 2 k W， 配用功率 3 5 8 2 3 7 9 5 k W， 都显 示 在界 面 中。 最后确定该矿井主排水泵为 MD 2 8 06 55型。 5 结语 水泵选型系列计算是一件繁重复杂的工作 ， 在此所展 示的水泵选型软件是将传统的水泵选 型计算与计算机 c 语言 自编计算程序进 行融合对 比， 显示该软件在矿井排 水主泵选型中的突出优点 。即软件给出的清晰明了的操 作界面， 给那些水泵选型设计人员带来极大便利， 只要轻 点 鼠标就可完成复杂的计算任务， 便捷快 速、 准确高效。 作者简介 ： 昊振 国( 1 9 5 6一)， 男 ， 吉 林省 白城 市 人 ， 辽 源 泵 业有 限 责任 公 司机 械 制造 总工程 师 ， 高级 工程师 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 31 22 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m