Расчет водоотливных установок

Исходные данные для расчета:

притоки – нормальный Q_н=210м³/ч и нормальный Q_м=270м³/ч;

Н=500м;

нормальная вода;

срок – 9 лет;

Максимальный приток – 8 недель

1. Минимальная подача насоса

(1.54)

2. Ориентировочный напор насоса

(1.55)

3. Приняв ориентировочную высоту всасывания 3 метра и превышения расположения труб над уровнем устья ствола шахты 1 метр, определяем геометрический напор насоса

(1.56)

Выбираем насос ЦНС 300-120:600

Оптимальная подача 300 м /ч

Число ступеней насоса: 2-10

Напор одного рабочего колеса- 60кН,м

К.П.Д. - 0.71

Синхронная частота вращения двигателем-1500 об/мин

Необходимое число последовательно соеденённых рабочих колёс:

(1.57)

Принимаем z=10.

Оптимальный напор насоса

(1.58)

Окончательно принемаем насос ЦНС 300-600

7. Напор насоса при нулевой подаче

(1.59)

8. Проверяем выбранный насос на наличие рабочего режима и устойчивость, т.е. на соблюдение условий Н_г<0,95Н₀; так как 504≤636, рабочий режим будет устойчивым.

Расчёт трубопровода

Предусматриваем оборудование водоотливной установки двумя напорными трубопроводами, закольцованными в насосной камере в коллектор. Длину подводящего трубопровода примем равной 13 м l = l =13 м. В его арматуру входят приёмная сетка с клапаном и 3 колена.

Приняв длины участков в камере l = 30 м, в трубном ходке l = 35 м и превышение трубного ходка над уровнем околоствольного двора 7 метров определяем длину напорного трубопровода:

L =500+30+35-7=558 м.

Находим оптимальный диаметр для труб

(1.60)

=0,198 м

Принимаем трубы с диаметром 219 мм.

Требуемая толщина стенки (мм):

(1.61)

Принимаем для напорного трубопровода трубы с внутренним диаметром 201 мм.

Для обеспечения большей надёжности всасывания наружный диаметр подводящего трубопровода должен быть на 25-50 мм больше чем у напорного, трубы для него принимаем с внешним диаметром 273 мм, а внутренний диаметр подающего равным 259 мм, так как толщина стенок 9 мм. Диаметр подающего трубопровода принимаем равным диаметру второго напорного трубопровода, т.е мм.

Вычисляем скорость воды в подводящем трубопроводе:

(1.62)

м/с

(1.63)

м/с

Вычисляем коэффициент гидравлического трения в подводящем трубопроводе и на участке :

(1.64)

(1.65)

Суммарные коэффициенты местных сопротивлений:

(1.66)

(1.67)

(1.68)

Потери напора в подводящем трубопроводе и на участках и :

(1.69)

м

(1.70)

м

(1.71)

м

Суммарные потери в трубопроводе:

м (1.72)

Напор насоса

м (1.73)

м (1.74)

Следовательно H=504+0.00048888 (1.75)

Из полученного уравнения построим таблицу значений H по фиксированным значениям Q. Значения Q принимаем исходя из рабочей характеристики выбранного насоса.

Q,м /ч
H, м

По графику находим рабочую точку насоса из пересечения характеристик. Получаем Q= 323 м /ч, Н= 578 м, = 0,7.

(1.76)

Проверка вакууметрической высоты всасывания

м (1.77)

Вычисляем мощность двигателя:

(1.78)

кВт

Исходя из полученного значения мощности выбираем двигатель:

Характеристика:

Номинальная мощность 800кВт

Частота 1500 об/мин

КПД,% 0,95

cos =0.9

Находим коэффициент запаса мощности

(1.79)

Число часов работы в сутки при откачивании нормального притока

(1.80)

ч

А при максимальном притоке воды:

(1.81)

ч

Годовой расход электроэнергии:

(1.82)

кВт

кВт А (1.83)

Стоимость энергии:

тг (1.84)

Годовой приток воды:

(1.85)

Удельный расход энергии на 1 м откачиваемой воды:

(1.86)

кВт ч/м

Полезный расход электроэнергии на 1 м откачиваемой воды:

(1.87)

кВт ч/м

Вычисляем КПД водоотливной установки:

(1.88)

С другой стороны КПД будет являться:

(1.89)

=0,56 (1.90)

Список литературы

1. Хаджиков Р.Н., Бутаков С.А. Горная механика. М. Недра, 1988.

2. Песвианидзе А.В. Расчет шахтных подъемных установок. М. Недра, 1986.

3. Попов В.М. Водоотливные установки. М. Недра, 1990.

4. Хаджиков Р.Н. Сборник задач и примеров по горной механике. М. Недра, 1988.

5. Алексеев В.В. Рудничные насосные, вентиляторные и пневматические установки. М. Недра, 1983.