矿井排水设备选型系统的设计与实现.pdf

煤炭工程 2 0 1 1年第 3期 矿井排水设备选型 系统 的设计与实现 吴开兴 ，李晨娟 ，张惠 民 ( 河北工程大学，河北 邯郸0 5 6 0 3 8 ) 摘要 ：针 对 目前矿 井排 水设 备 选型技 术 落后 的现状 ，从 实际需求 出发 ，对 系统进行 需 求分 析 ，结合矿山3 - 程、计算机和数据库技术 ，基于 V i s u a l S t u d i o平台使用 S Q L S e r v e r 开发． y - 具，应 用 c“语言实现 了矿井排水设备选型系统 ，并通过应用实例验证 了软件的可靠性和稳定性。该 系 统 的设计提 高 了选 型的 自动化程 度 。 关键 词 ：水泵 选型 ；软 件 开发 ；S Q L S e r v e r；C”语 言 ；设计 中图分类 号 ：T D 7 4 4 文 献标识 码 ：B 文章 编号 ：1 6 7 1— 0 9 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 3 - 0 0 2 0 - 0 3 De s i g n a nd Re a l i z a t i o n o n S e l e c t i o n S y s t e m o f M i n e W a t e r Dr a i n a g e Equ i pme n t WU K a i —x i n g ，L I C h e n— j u a n ，Z H A N G H u i —m i n ( 1 ． S c h o o l o f I n f o r ma t i o n a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e ri n g ，He b e i U n i v e r s i t y o f E n g i n e e r i n g ，H a n d a n 0 5 6 0 3 8，C h i n a ； 2 ． F i n a n c i a l D e p a r t m e n t ，He b e i Un i v e r s i t y o f E n g i n e e r i n g ，H a n d a n 0 5 6 0 3 8，C h i n a ) Abs t r a c t：Ac c o r d i n g t o t he b a c k wa r d s t a t u s o f t he s e l e c t i o n t e c h n o l o g y f o r t h e mi n e wa t e r d r a i na g e e q u i pme n t ， f r o m t he a c t u a l r e q u i r e me n t s ， a n a n a l y s i s o n t h e r e q u i r e me n t s o f t h e s y s t e m wa s c o n d u c t e d ． I n c o mb i n a t i o n w i t h t h e mi n e e n g i n e e r i n g ，t h e c o m p u t e r a n d d a t a b a s e t e c h n o l o gy，b a s e o n t h e S Q L S e r v e r d e v e l o p m e n t t o o l s o f t h e V i s u a l S t u d i o p l a t f o r m ，C” l a n g u a g e wa s a p p l i e d t o r e a l i z e t h e s e l e c t i o n s y s t e m o f t h e mi n e wa t e r d r a i n a g e e q u i p me n t ． T h e r e l i a b i l i t y a n d s t a b i l i t y o f t h e s o f t wa r e wa s a p p r o v e d b y t h e a p p l i e d c a s e s ． T h e d e s i g n o f t h e s y s t e m h a d i mp r o v e d t h e a u t o ma t i c d e g r e e o f t he e q u i p me nt s e l e c t i o n． Ke y w o r d s ：w a t e r p u m p s e l e c t i o n ；s o f t w a r e d e v e l o p me n t ；S Q L S e rv e r ；C” l a n g u a g e ；d e s i g n 为确保煤矿安 全生产 ，必 须及 时使用排 水设备 把不 断 汇集于井下的矿井水 排到地 面。现有 的矿井 排水设 备选 型 系统主要有：基于网络开发的排水设备在线选型网站。尽 管排水设备在线选型系统⋯基于 [ n t e r n e t 的异地合作使得在 异构环境中可实现产品设计信息的交流，信息共享。但是， 排水设备在线选型 系统受 制于 网速 ，计算机 容易受 到 网络 病毒 的威胁 。系统 实现 的功能有 限 ，主要实 现 了水泵选 择 和管路选择 ，而在设 计 图方 面功 能较弱 。其 他排水 设备 选 型系统的实现不灵活，系统自动化程度低。基于以上分析 ， 参考文献 ： 根据现场调研结合计算机技术开发了矿井排水设备选型系 统。该系统提高了选型的自动化程度。 l 系统功能及工作流程 1 ． 1 系统功 能 针对 系统分 析 以及 用 户的需 要 ，系统 功 能框 图如 图 1 所示 。 用户登 录保证 了系统 一定 的安全性 。实现 的功能包 括 新用户注册 和已注册用户登 录系统 。 [ 1 ] 胡军华 ．高温深矿 井风流 热湿交换 及配风 量 的计 算 [ D] ． 山东科技大学 ，2 0 0 4 ． ． [ 2 ] 陈平 ．采用压气供 冷 的新 型矿井 集 中空 调系统 [ J ] ．矿业 安全 与环保 ，0 0 4，( 0 3) ：1 —3 ． [ 3 ] 王文，桂祥友 ，王 国君． 矿升热 害的产 生与 治理 [ J ] ．工 业安全 与环保 ，2 0 0 3，( 0 4 )：2 4～2 6 ． [ 4 ] 石建 中 ，刘堂文．高温矿 井 空调冷 负荷计算 [ J ] ．工业 安 2 0 全与防尘 ，2 0 0 1 ，( 0 3 ) ：1 1～1 2 ． [ 5 ] 李学武．山东济三煤矿热环境参 数分析及通风降温可采深度 研究 [ D ] ．山东科技大学， 2 0 0 4 ． [ 6 ] 张灿 ．冰输冷降温系统的研究与应用 [ D] ． 山东科技大学 ， 2 0 0 6 ． [ 7 ] 王景刚 ，乔华 ，冯如彬 ，张红梅．深井 降温 的技术经济分析 [ J ] ．河北建筑科技学院学报 ( 自然科学版) ，2 0 0 0，( O 1 ) ： 6 ～8． ( 责任编辑赵巧芝) 收稿 日期 ：2 0 1 0— 0 8—1 6 作者简介：吴开兴( 1 9 6 2一) ，男，陕西澄城人 ，教授、硕士，研究方向为计算机网络及多媒体技术。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 3期 煤炭 工程 矿 井 排 水 设 备 选 型 系 统 用户登录 主窗体 水泵初 选 水泵精选结果 管路选 择 排水管路示意 图 泵房 没汁网 扬 损 失计 算 水泵特性曲线图 图 1 系统功能框 图 主窗体简述 了系统实现功能的流程 。 水泵初选 ，提示 选 型所需 信息 格式 。根 据 用户 的输 入 信息，通过公式计算得到初选信息，根据初选信息从数据 库中选取合适水泵并显示其信息。 精选水泵，对初选结果 中的一个进行详细计算，得 出 对应的精选结果。窗体中显示精选后的水泵型号 ，水泵在 正 常涌水 量时 的工作 、备用 、检 修 台数及 最大 涌水 量时 的 _ f 二 作 台数 。 管路选择 ，根据选定 水泵 的额 定 流量和 用户 输入 的排 水管流速值 计算所 需排 水管 、吸水 管管 径。窗体 中提 示所 需输入信息的类型，方便输入。 排水管路示意图模块显示设计图。用户可将示意图保 存到本地磁盘。泵房设计图模块处理方式同排水管路示意 图模块 。 扬程损失计算 ，根 据 泵房设 计 时涉及 到 的各种 管件 参 数( 如在泵房设计时用到的逆止阀的个数) ，通过公式计算 ， 得 出吸水管 和排水 管阻 力损 失。根据 这 两个值 计算 出管 道 特性方程扬 程损 失 系数 ，进 而得 出挂 垢前 后 的管道 特性 方 程 。 水泵特性曲线 ，将数据库中提取的水泵信息( 对应的四 个点对 ：流量一扬 程 、流量一 功 率 、流 量一效 率 、流量一 允许吸上真空度 ) 以贝赛尔 曲线 的画法 画出。画 出挂垢 前后 管道特性方程 曲线 。根据 管道特 性方 程 曲线 与流 量一 扬程 曲线的交点确定工况点 ，判 断水泵选择是否合理 。 用户可使用修改密码功能确保系统安全性。 1 ． 2系统 工作 流程 矿井 排水设备 选 型软件 有一 定 的工作 流程 。首先 ，用 户要 注册 、登录到 系统 。用 户登 录系 统后 可查 看 主窗体 对 整个 系统 工作流 程 的介绍 。接 下来 可进 行水 泵初 选 ，水泵 初选后根据得到的信息进行精选。系统根据水泵初选和精 选的一些计算值再通过计算得到管路选择所需条件，选择 管路 。然后 ，进行 泵房 设计 。根据设 计泵 房用 到 的异 型管 信息计算扬程损失。根据扬程损失计算管道特性方程系数， 得到管道特性方程。最后，根据管道特性方程及水泵原有 信息画出水泵特性曲线求 出工况点，验证水泵选择是否 合理 。 2 系统实现的关键技术 2 ． 1 水泵初 选 水泵初选计算公式 如下所示。 根据 《 煤矿安全规程》规定，工作水泵 的能力应在 2 0 h内排 出矿井 2 4 h的正常涌水量 。正常涌水 时 ，工作水 泵 最小排水能力 Q ， 为 ： Q t Q ， ( 1 ) 式 中Q ， ——矿井正常涌水量 ，m ／ h 。 最大涌水量时计算公式同式( 1 ) ，但 Q 为最大涌水量。 水 泵所需扬程 计算公式 ： H．= ( ／ 4 h+5 ． 5 ) ( 2 ) 式 中 扬程损失 系数 ，竖井 K=1 ． 1 ，斜 井 K=1 ． 2～ 1 ． 3 5 ，倾角大时取值小 ； —— 井筒深 度 ，m。 根据矿井排水设备选型要求 ，所选水泵的流量和扬程 应尽量接近并高于 Q 。 和 日 。 。矿水 p H值为酸性时选取耐酸 泵 。综合 以上信息从数据 库中准确 的选 出合适 的水泵 。 2 ． 2水 泵精 选 正常涌水量 时水泵工作 台数 ： n = ( 取偏大整数 ) ( 3 ) V 式 中9 —— 所需水泵 的额定 流量 ，m ／ h 。 根据 《 煤矿安全规程》规定 ，必须有工作、备用和检 修水泵。备用水泵 的能力应不小于工作水泵能力 的7 0 ％。 工作和备用水 泵 的总能 力应 能在 2 0 h内排 出矿 井 2 4 h的最 大涌水量。备用水泵台数为 0 ． 7乘上 n 得到 n 取偏大整 数 n 。检修 水泵的能力应不 小于 _T作 水泵 能力 的 2 5 ％ 。检 修水泵台数为 0 ． 2 5乘上 n ，得到 n ， ，取偏大整数 。 计算最大涌水量时工作水泵的台数，要将正常涌水量 时公式中正常涌水量流量计算值换为最大涌水量时流量的 计算值。注意水泵台数为整 ，使用 Ma t h ． C e i l i n g ( ) 方法 将 计算 值取整 。 2 ． 3 管路 选择 排水 管管径 d 计 算 ： ∥ = √ ㈩ 式 中 —— 排水管 中水流速度 ，取 1 ． 5～ 2 ． 2 m／ s 。 Q ——所需水 泵的额定流量 ，m ／ h 。 根据 d 选取接近 d 的标准管径 。 吸水管管径一般 比排水 管径 大一级 ，故 吸水 管径 d 在 排水 管径 d 的基础上加 2 5 mm。即 ： = d g+2 5 ( 5 ) 排水管中实际水流速度 计算 ： 1 3d= 4 0 Q ( 6 ) 式 中Q —— 所需水泵 的额定 流量 ，m ／ h ； 2】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭工程 2 0 1 1年第 3期 —— 标准排水管径。 吸水管中实际流速计算 ，将排水管实际流速计算公式 中的排 水管径换 为标准 吸水管径 即可 。 2 ． 4扬程损失计算 吸水管阻力损失 计算： ^ =A ／~ x U s ( 7 ) 式中A ——吸水管沿程阻力系数； z ——吸水管及所有管件等值长度和，m； d ——所选标 准吸水管 内径 ，n l ； "u s —— 吸水管 内水流速度 ，m ／ s 。 排水管阻力损失计算，将吸水管阻力损失计算公式 中 的吸水管及所有管件 等值长 度和改 为排 水管及所 有管 件等 值长度和；标准吸水管内径改为标准排水管内径；吸水管 内水流速度改为排水管内水流速度即可。 计算管道特性方程系数： J2 ： ： ㈣ 式 中日 ——井深 + 5，m； Q ——水泵额定流量 ，m ／ h ； —— 吸水管阻力损失，m； —— 排水管阻力损失，m。 挂垢后管道特性方程系数为原来的 1 ． 7倍。 管道特性方程为 ： H：以 +R Q ( 9 ) 式 中 ——井深 + 5 ，n q ； —— 管道 特性方程 系数 。 2 ． 5 水泵特性曲线 窗体中的文字使用 G r a p h i c s ． D r a w S t r i n g ( ) 方法 实现。 3系统功能的实现 3 ． 1水泵初 选 在窗体中根据提示输入信息 ，点击水泵初选得到初选 结果；点击返回主窗体可查看主窗体 ；点击清空可将输入 的内容清空。另外，填人要打开的表名后可打开外部的对 应格式的水泵信息表；点击文件中的另存为可将信息保存； 点击文件中的修改密码可以打开修改密码窗口；点击打印 出现打印预览窗 口；点击帮助可以查看系统的帮助文档。 水泵初选窗体设计 ’ ，水泵初选窗体如图2所示。 3 ． 2 扬 程损 失计 算 按要求输入使用的管件个数及各 自计算损失时用到的 信息，点击相应按钮可实现扬程损失计算。点击窗体中其 他按钮可依次实现相对应的系统功能。扬程损失计算窗体 设计 ，如图3所示。 4结语 文章所论述的系统采用了软件工程的方法进行设计和 2 2 谭辅^选 型昕蔫的信 格式 日格照币目 勾 。 釉 蟊 旷一 ⋯露 嗍． 曛 习 一1 一一 ⋯ — ～～ ’ ： i | l 逶 ● 鬻穗 自擅 t # ) t ： } * 《 i ， # 巾 l ∞蟪 角 猷 刹 Ij 睦 萋鲢垂童 I $ 女 黼 ∞∞ 日 Ⅱ 酵 ： M ∞镕 ⋯壤 1 |曼 H ^g ∞ g c ∞⋯l 1 l e t 2 ) ： “T 煳 i 魁B ％^＆ ＆ ． ■嚼 ： 女t镕 一 譬垃． ⋯ = ^ ． i 《 * Ⅱ n l ． ⋯ I ㈨． #_幂 t ^树 ，一 d ． 嘲 -l 8 镕 # ＆自 镕 - ^ f f∞ ∞￡ 濑 ． -∞ t 镕E ^， * { 图 2 水泵初选 窗体 图 3 扬程损失计算窗体 开发。通过矿山流体机械知识 、计算机技术和数据库技术 的有机结合 ，开发了矿井排水设备选型系统。系统是严格 按照 《 煤矿安全规程》的相关规定及矿山固定设备选型使 用手册来进行开发的。系统的实用性和准确性较强。同时， 系统采用流行的人机交互界面，使得用户操作界面更加简 单友好，适合不同层次的人员使用。 参考文献 ： [ 1 ] 杨兆建 ，丁华． 基于 网络的矿 井水泵 选型 系统研 究 [ D] ． 太原 ：太原理工大学 ，2 0 0 5：9～1 7 ． [ 2 ] 程云志 ，张帆 ，崔翔．数 据库 原理与 S Q L S e r v e r 2 0 0 5应 用 教程 [ M ] ．北京：机械工业出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 3 ] 矿井排水设备设计手册 [ M] ．北京：煤炭工业 出版社， 2 0 0 9． [ 4 ] 全 国煤炭 技工学 校教材 编审委 员会．矿水 固定机械 [ M] ． 北京 ：煤炭工业出版社 ，2 0 0 7． [ 5 ] 李泽 ，陈彬 ，唐俊 翟．c # 函数实用手册 [ M] ．北京 ：冶 金 工业 出版社 ，2 0 0 6 ． [ 6 ] 邱锦伦．V i s u a l c # ．N E T程序设计教程 [ M] ．北京：清华 大学 出版社 ，2 0 0 6 ． [ 7 ] 张跃廷 ，王小科．c # 程序开发范例宝典 [ M] ．北 京 ：人民 邮 电出版社 ，2 0 0 7 ． [ 8 ] 王小科．c # 范例完全 自学手册 [ M] ．北京 ：人 民邮电出版 社 。2 0 0 9 ． ( 责任编辑郭继圣) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m