Розрахунок водовідливної установки

Курсова робота:

Розрахунок водовідливної установки

ВСТУП

Розробка корисних копалин підземним і відкритим способами характеризується значними припливами підземних вод. Тому необхідно робити комплекс складних робіт з попередження їхнього надходження в кар'єрні виробітки. Частка витрат на осушувальні заходи в загальному комплексі гірських робіт досягає 10-15% капіталовкладень. При осушенні родовищ осушувальні роботи мають за мету завчасно знизити припливи й напори вод, а так само здійснити їхній плавний перехід за межі кар'єрного поля. Для видалення води з кар'єру обладнаються складні водовідливні установки, безперебійна робота яких забезпечує безпечне відпрацьовування родовищ і створює необхідні умови праці. Частка припливів шахтних вод у кар'єр має велике значення при проектуванні й експлуатації водовідливних установок. Вона визначає: тип насосних агрегатів, їхню продуктивність, режими роботи, розташування водовідливних установок по горизонтах кар'єру. Невідповідність між продуктивністю водовідливних установок і припливами вод, як правило, тягне за собою затоплення робочої зони кар'єру. Причини подібних явищ у неправильному виборі встаткування водовідливної установки без обліку очікуваних припливів вод.

1. РОЗРАХУНОК ВОДОВІДЛИВНОЇ УСТАНОВКИ

1.1 Визначення нормального й максимального припливів

Номінальна подача насоса при максимальному числі годин його роботи в добу:

(1.1)

де - нормальний годинний приплив, м3/год;

- максимальне число годин роботи насоса в добу, відповідно до

правилами безпеки, 20ч.

Для шахт геодезична висота

(1.2)

де Hш - глибина шахти, м;

- висота усмоктування насоса, м. При позитивній висоті усмоктування ставиться знак “+”, при негативній висоті - “-“ ,

- перевищення зливу води на поверхні щодо устя стовбура, 1,5(2 м;

1.2 Необхідний орієнтовний напір насоса

(1.3)

де - геодезична висота шахти, м.

1.3 Вибір типу насоса і їхньої кількості

Орієнтовно виробляється вибір типу насоса, для чого будується ескізний графік характеристики насосів, близьких до параметрів насосної установки (Нн, Qн).

На підставі раніше обчислених: номінальної подачі насоса Qн і орієнтовного напору Нм - по каталозі насосів вибираємо найбільш підходящий тип і марку насосів.

Виписується з каталогу тип насоса і його марка із вказівкою подачі й напору на одне колесо.

ЦНС 500-160-800

Оптимальна подача - 500 м/ч;

Напір одного робочого колеса - 81,3 м.

Обраний насос перевіряється на наявність робочого режиму в зоні

промислового використання й на стійкість.

(1.4)

де - напір насоса при закритій засувці, м;

- число коліс насоса. Для спіральних насосів їхнє число міняти не можна. Для насосів серії ЦНС їхня кількість повинне бути в межах від 2 до 10.

Кількість робочих коліс:

(1.5)

Де Н - напір одного робочого колеса при нульовій подачі

Округляємо кількість робочих коліс до найближчого цілого значення - 4.

1.4 Розрахунок потрібного діаметра трубопроводу і його вибір

Трубопровід є одним з найважливіших елементів водовідливної установки. До трубопроводу пред'являються наступні вимоги:

- доступність для огляду й ремонту;

- наявність резервних ставків і можливість швидкого перемикання на резервний трубопровід в автоматичному режимі;

- стійкість до агресивних впливів рудничної води;

- мінімальні капітальні й експлуатаційні витрати;

- мінімальні гідравлічні опори.

Оптимальний діаметр напірного трубопроводу

(1.6)

де - номінальна подача насоса при максимальному числі годин його роботи в добу, м3/год;

- коефіцієнт, що враховує кількість напірних трубопроводів, кількість трубопроводів 2,отже =1.

За отриманим значенням вибирається стандартний діаметр трубопроводу. Діаметр усмоктувального трубопроводу приймається на 25(50 мм більше напірного.

Приймаємо діаметр напірного трубопроводу - 245 мм, що всмоктує - 299 мм.

Товщина стінки напірного трубопроводу (мм)

(1.7)

де - стандартний зовнішній діаметр нагнітального трубопроводу, м;

- тиск - 6 Мпа в напірного патрубка; 3 Мпа в що підводить.

- термін служби трубопроводу, 10 років.

Приймаємо товщину стінки напірного трубопроводу - 7 мм.

Внутрішній діаметр напірного трубопроводу:

Dвнутр=Dст-2д (1.8)

Dвнутр=245-2·7=231 мм

Товщина стінки усмоктувального трубопроводу:

Приймаємо товщину стінки усмоктувального трубопроводу - 7 мм.

Внутрішній діаметр усмоктувального трубопроводу:

Dвнутр = 299 - 2• 7 = 285 мм

Обрані стандартні діаметри трубопроводу перевіряються по швидкості руху води:

(1.9)

де - стандартний внутрішній діаметр трубопроводу, м.

Швидкість руху води в нагнітальному трубопроводі повинна бути в межі 1,5(2,5 м/с, в усмоктувальному - 0,5 1,7 м/с.

 м/з

м/з

1.5 Розрахунок характеристики мережі

Основне рівняння мережі водовідливної установки

(1.10)

де - постійна трубопроводу, год2/м5.

Постійну трубопроводу можна визначити по формулі

(1.11)

де (- коефіцієнт гідравлічного тертя в трубопроводі - 0,03;

- довжина трубопроводу, м;

- сумарний коефіцієнт місцевих опорів;

- стандартний внутрішній діаметр трубопроводу, м.

Для нагнітального трубопроводу:

Для усмоктувального трубопроводу:

Довжина трубопроводу при відкритому водовідливі:

 (1.12)

де l1 - довжина трубопроводу по насосній камері - 20 м;

l2 - довжина труб у трубному ходці - 20 м;

l3 - довжина труб на поверхні від устя стовбура до місця зливу - 60 м

1.6 Визначення сумарних втрат напору в трубопроводі

Таблиця 1 - Визначення коефіцієнта місцевого опору для нагнітального трубопроводу

Таблиця 2 - Визначення коефіцієнта місцевого опору для усмоктувального трубопроводу

Підставивши у формулу (1.10) значення Нг і R, одержимо рівняння зовнішньої мережі.

1.7 Установлення дійсного напору насоса

Режим роботи насосного агрегату визначається графоаналітичним методом. Спочатку визначають графічне зображення зовнішньої характеристики мережі (залежність Н=f(Q)), тобто в аналітичне рівняння зовнішньої мережі підставляють різні значення Q. Дані зводять у таблицю 3.

Таблиця 3 - Характеристика нагнітального трубопроводу

Маючи каталожну характеристику (графік) прийнятого насоса й графічну аналітичну характеристику зовнішньої мережі насосної установки, можна одержати режим роботи насоса на цю зовнішню мережу. Координати режиму роботи виходять, якщо накласти характеристику мережі на характеристику насоса.

За графіком нагнітального трубопроводу визначаємо =508; =346; =0,7

Після чого визначається число годин роботи насоса в добу при відкачуванні припливу води:

(1.13)

де - дійсна подача насоса;

- нормальний приплив води в шахту.

1.8 Визначення потужності електродвигуна й вибір його типу

Даних координат крапки режиму роботи насосної установки досить, щоб визначити потужність двигуна насоса (кВт):

(1.14)

де - щільність рудничної води, 1050 кг/м3;

коефіцієнт запасу потужності двигуна, при, при 100м3/год, = 1,1 1,15.

- дійсний напір;

Таким чином, знаючи потужність двигуна, приймається найближчий більший по потужності двигун, частота обертання якого збігається із частотою обертання насоса. Приймаємо двигун ВАО630M4. Номінальна потужність - 800 кВт, напруга - 6000 У, КПД - 95%, синхронна частота обертання - 1500 про/хв.

Страницы: 1, 2