РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ ШАХТЫ

Исходные данные для расчета:

1. Нормальный суточный приток воды в шахту ― Q_н = 5600 м³/сут.

2. Максимальный суточный водоприток ― Q_max = 14800 м³/сут.

3. Глубина шахтного ствола ― Н_ш = 480 м.

4. Длина трубопровода на поверхности ― L₁ = 210 м.

1. РАСЧЕТ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ

1.1. Расчетная производительность насосной станции главной водоотливной установки шахты:

а) по нормальному водопритоку ―

б) по максимальному водопритоку ―

где Т_н = 20 ч/сут ― нормативное число часов для откачки суточных водопритоков согласно Правилам Безопасности (ПБ).

1.2. Экономически целесообразная скорость движения воды по трубам нагнетательного става

где Q_р ― расчетная производительность водоотливной установки по нормаль-ному суточному водопритоку, м³/ч.

1.3. Расчетный диаметр нагнетательного трубопровода

1.4. Расчетный коэффициент линейных гидравлических сопротивлений трубопроводов

где D_р ― расчетный диаметр трубопроводов, м.

1.5. Геодезическая высота подъема воды на поверхность

где Н_вс = 4÷5 м ― ориентировочная высота всасывания насосов; h_п = 0,5÷2 м ― высота переподъема воды над поверхностью шахты.

1.6. Расчетная протяженность трубопроводов

— 2 —

где L_вс = 8÷12 м ― длина всасывающего трубопровода; L_тх = 15÷20 м ― длина трубопровода в трубном ходке; L_нк = 20÷30 м ― длина трубопровода в насосной камере водоотливной установки.

1.7. Расчетный напор насосной станции водоотлива

г

де ∑ξ_р = 25÷35 ― расчетная сумма коэффициентов местных гидравлических сопротивлений системы трубопроводов.

2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ТРУБОПРОВОДОВ

2.1. Расчетное давление воды в нагнетательном трубном ставе

где ρ = 1020÷1030 кг/м³ ― плотность откачиваемой шахтной воды.

2.2. Минимальная по условиям прочности толщина стенки труб нагнетательного става

где D_р ― расчетный диаметр труб, м; σ_в ― временное сопротивление разрыву материала труб, МПа. В соответствии с данными табл. на стр. 162 [Л-1] принимаем для трубопроводов сталь марки Ст4сп с временным сопротивлением разрыву σ_в = 412 МПа.

2.3. Расчетная толщина стенок труб

где 1,18 ― коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенок труб; δ_кн ― скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб, мм/год; t = 10÷15 лет ― расчетный срок службы труб.

В соответствии с данными, приведенными на стр. 162 [Л-1], для кислотных шахтных вод с водородным показателем рН = 6÷7 скорость коррозионного износа составляет δ_кн = 0,20 мм/год.

2.4. Выбор труб для нагнетательного става производим по расчетным внутреннему диаметру D_р = 212 мм и толщине стенки δ_р =12,4 мм. Для нагнетательного става принимаем трубы с внутренним диаметром D_н = 217 мм и толщиной стенки δ = 14 мм (табл. 2.1―[Л-1]):

— 3 —

2.5. Для всасывающего трубопровода (D_вс = D_н + 25 мм) принимаем трубы с внутренним диаметром D_вс = 231 мм и минимальной толщиной стенки δ = 7 мм:

2.6. Количество трубопроводов нагнетательного става. Принимаем z_тр = 2 (рабочий и резервный).

3. Выбор насосов и схемы их соединения

3.1. Выбор насосов производим по расчетным расходу Q_р = 280 м³/ч и напору Н_р = 521,7 м с ориентацией на многоступенчатые секционные насосы марки ЦНС. В соответствии с полями рабочих режимов, представленными на рис. 2.9 [Л-1], принимаем для водоотлива насос марки ЦНС 300-120…600 со следующей технической характеристикой: номинальная подача ― Q_н = 300 м³/ч; номинальный напор ― Н_н = 120÷600 м; максимальный КПД ― 0,71; частота вращения ― п = 1475 об/мин; количество ступеней ― i_ст = 2÷10.

3.2. Напорная характеристика ступени насоса марки ЦНС 300-120…600 приведена в табл. 1. (из табл. 2.4 ― [Л-1]).

Таблица 1

Q, м3/ч	0	75	150	225	300	375
Н1, м	67	68	67,5	66	60

48,5

η, %

0

36

59

69

71

66

Δh_д, м

―

―

―

3,2

4,0

5,8

3.3. Расчетное число ступеней насоса —

где Н₁ = 59 м ― напор ступени насоса при расходе, близком к расчетной производительности водоотливной установки. Принимаем i_ст = 9.

3.4. Количество рабочих насосов и схема их соединения.

Принимаем z_р = 1, так как расчетные напор и расход обеспечиваются одним насосом.

3.5. Количество насосов горячего резерва назначается из следующих условий: насосы должны быть однотипными; объем резерва – не менее 100%; суммарная подача насосов рабочих и горячего резерва должна обеспечивать расчетную производительность водоотливной установки по максимальному суточному водопротоку Q_pm = 740 м³/ч. Принимаем z_гр = 2.

3.6. Количество насосов холодного резерва выбирается из условия, что их суммарная производительность должна быть не менее 50% от суммарной производительности рабочих насосов. Кроме того, насосы должны быть однотипными.

Принимаем

z _хр = 1.

— 4 —

3.7. Общее количество насосов на насосной станции водоотлива

z_н = z_р + z_гр + z_хр = 1+2+1 = 4.

4. КОММУТАЦИОННАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СХЕМА НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ВОДООТЛИВА

Насосы на водоотливной установке должны быть соединены с трубопроводами таким образом, чтобы любой из них мог подключаться к любому трубопроводу нагнетательного става. При диаметре труб нагнетательного става D ≤ 300 мм обычно используют типовую коммутационную схему с кольцевым трубопроводом у потолка насосной камеры и общим приемным зумпфом.

5. РАСЧЕТ НАПОРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВНЕШНЕЙ СЕТИ

5.1. Коэффициенты линейных гидравлических сопротивлений:

а) нагнетательного трубопровода ―

б) всасывающего трубопровода ―

где D_н = 0,217 м и D_вс = 0,231 м ― диаметры соответственно нагнетательного и всасывающего трубопроводов.

5.2. Протяженность трубопроводов: а) всасывающего ― L_вс = 10 м; б) нагнетательного — L_н = L_р – L_вс = 743 – 10 = 733 м.

5.3. Суммы коэффициентов местных гидравлических сопротивлений принимают на основе следующих рекомендаций:

а) на всасывающем трубопроводе — ∑ξ_вс = 3,7÷7,2;

б) на нагнетательном трубопроводе — ∑ξ_н = 24÷32.

Принимаем ∑ξ_вс = 5,15 и ∑ξ_н = 28,9.

5.6. Обобщенный коэффициент сопротивления внешней сети

5.7. Расчет напорной характеристики внешней сети производим по формуле

— 5 —

где Q ― расход насоса, м³/ч.

Результаты расчета приведены в табл. 2.

Таблица 2

Q, м3/ч	0	75	150	225	300	375
Нс, м	486	490,7	495,3	507,0	523,4	544,4

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И АНАЛИЗ РАБОЧЕГО РЕЖИМА ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ

6.1. Сводная таблица для графического определения рабочего режима представлена ниже (см. табл. 3).

Таблица 3

Q, м3/ч	0	75	150	225	300	375
Qнс, м3/ч	0	75	150	225	300	375
Н1, м	67	68	67,5	66	60	48,5 Ннс, м 603 612 607,5 594 540 436,5 Нс, м 486 490,7 495,3 507,0 523,4 544,4 η, % 0 36 59 69 71 66 Δhд, м ― ― ― 3,2 4,0 5,8 Нвд, м ― ― ― 6,51 5,71 3,91 Примечания к таблице: 1. Производительность насосной станции определяется следующим образом где zпр ― количество рабочих насосов в параллельном соединении. 2. Напор насосной станции где icт ― суммарное количество ступеней рабочих насосов. 3. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания насосов рассчитывается по формуле — 6 — где р0 ≈ 105 Па ― атмосферное давление; рп = 2337 Па ― давление насыщенных паров воды при температуре t =20°C [12]. 6.2. Графическое определение рабочего режима водоотливной установки представлено на рис. 1. Рабочий режим водоотливной установки характеризуется следующими параметрами: 1. Действительная подача насосной станции ― . 2. Действительный напор 3. КПД при действительном рабочем режиме ― ηд = 0,70. 4. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания при действительном рабочем режиме 6.3. Проверка рабочего режима: 6.3.1 Обеспечение расчетного расхода ― Условие выполняется. 6.3.2. Обеспечение устойчивости рабочего режима — где H0 ― напор насоса при нулевой подаче. 486 < 0,9∙603 = 542,7. Условие выполняется 6.3.3. Экономичность рабочего режима — Условие выполняется. 6.3.4. Отсутствие кавитации при работе насосов ― где vвс ― скорость воды во всасывающем трубопроводе при действительной подаче: Условие не выполняется. — 7 — Рис. П-1.2. Графическое определение рабочего режима водоотливной установки 7. ДОПУСТИМАЯ ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВСАСЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НАСОСОВ 7.1. Допустимая высота всасывания насосов — 8 — 7.2. Обеспечение необходимой всасывающей способности насосов при работе без кавитации. Так как Нвсд > 3,5 м, для обеспечения бескавитационной работы водоотливной установки не требуется дополнительных технических средств. Достаточно расположить насосные агрегаты таким образом, чтобы ось вращения находилась на высоте не более 4 м над уровнем воды в водосборнике. 8. ПРИВОД НАСОСОВ И ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ 8.1. Расчетная мощность электропривода насоса 8.2. В соответствии с табл. 2.10 [Л-1] в качестве привода насосов принимаем электродвигатели марки ВАО 630 М4 со следующими техническими характеристиками: номинальная мощность N = 800 кВт; синхронная частота вращения п = 1500 об/мин; напряжение питающего тока V = 6000 В; КПД двигателя ηд = 0,954; Cos φ = 0,9. 8.3. Расчетное число машино-часов работы насосов в сутки: а) при откачке нормального притока — б) при откачке максимального водопритока — 8.4. Годовое потребление электроэнергии насосным оборудованием водоотливной установки где Nм = 60 сут. ― количество дней в году с максимальным водопритоком; ηэс = 0,92 ÷ 0,96 ― КПД питающей электрической сети. 8.5. Удельный расход электроэнергии, отнесенный к единице объема откачиваемой воды, 1. Реферат на тему The Druze Religion Essay Research Paper The 2. Реферат Фердинанд I Великий 3. Реферат Система права 5 4. Реферат на тему Expansionism In The Us Essay Research Paper 5. Реферат Nutrition Education Essay Research Paper Nutritional EducationOff 6. Статья Гертруда Стайн Автобиография Элис Б. Токлас 7. Реферат Рольова теорія особистості 8. Курсовая Садово-парковое искусство Китая 9. Реферат Разработка Ит Стратегии организации 10. Реферат Проблеми захисту інформації в Internet Bukvasha Правила Контакты