Проектирование ГВУ (главная водоотталкивающая и вентиляционная установка)

Напор насоса при нулевом расходе:
Но=z·Нко=786м.
Условие устойчивости работы насоса:
Н=700м0,95·Но=747м.
2.2.5.Расчет и выбор трубопровода и водоотливной арматуры
Оптимальный диаметр напорного трубопровода [6]:

где кэ=0,1 – коэффициент эквивалентной длины трубопровода;
αэ=2,80руб – стоимость 1 кВтч электроэнергии;
n=2 – число трубопроводов, вкдючая резервный;
ктр=245 – коэффициент трубопровода, зависящий от рабочего давления воды в напорном трубопроводе и марки стали, из которого он изготовлен. Для нейтральной воды принят материал трубопровода – сталь Ст3.
КПД водоотливной установки:

где - КПД насоса;
- КПД электродвигателя;
-КПД электросети установки.
Рабочее давление воды для нижнего сечения напорного трубопровода:

где
Диаметр всасывающего трубопровода:

-22-
Реальный диаметр всасывающего трубопровода с учетом заиливания:

2.2.6.Расчет толщины стенки стальной водоотливной трубы
Толщина стенки трубы, прокладываемой в вертикальном стволе:

где - минимально необходимая толщина стенки трубы;
временное сопротивление разрыву материала трубы
(сталь Ст3);
скорость коррозионного износа наружной
поверхности трубы в условиях возможных
взрывных работ на руднике;
скорость коррозионного износа внутренней
поверхности трубы при перекачке нейтральной
воды;
t,лет – срок службы трубопровода (срок реальной эксплуатации
или заданный);
коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенки трубы.
Максимальный срок службы трубопровода рассматриваемого диаметра (271мм) до полного износа при рассматриваемых условиях эксплуатации:

где толщина стенки из выпускаемого сортамента
бесшовных горячедеформированных труб из стали
Ст3.

-23-
Толщина стенки трубы для заданной высоты подъема воды Н700м, согласно рекомендациям[6] принимается одинаковой по всей длине нагнетательного трубопровода.
2.2.7.Расчет сопротивления трубопровода
Общее сопротивление трубопровода по участкам:

где сопротивление всасывающего
трубопровода;
удельное сопротивление по
длине трубопровода;
коэффициент гидравлического трения для
всасывающей трубы, бывшей некоторое
время в эксплуатации
(принято );
длина всасывающего трубопровода (принимается из
конструктивных соображений);
удельное местное сопротивление;
общее местное
сопротивление элементов трубопровода;
коэффициент сопротивления клиновой задвижки;
то же обратного клапана;
то же приемного клапана с сеткой;
то же тройника равнопроходного;
то же колена сварного 90°;
то же диффузора ;
то же конфузора
-24-
Принятые согласно[6] коэффициенты местных сопротивлений для участков трубопровода приведены в Табл.6.


Таблица 6.Коэффициенты местных сопротивлений участков
и трубопроводной арматуры
№
уч-ка dтр
м Коэффициенты местного сопротивления элементов
трубопроводов 1(Rc1) 0,331 0,26 10 3,7 1,5 0,6 0,25 0,1 16,4 2(Rc2) 0,271 0,26 10 - 1,5 0,6 0,25 0,1 13,0 3(Rc3) 0,271 0,26 - - 1,5 0,6 0,25 0,1 2,98
Сопротивление участка напорного трубопровода с арматурой, находящейся в насосной камере:

где (принимается по конструктивным соображениям);

Сопротивление остального участка напорного трубопровода (в наклонном ходке, стволе шахты и на поверхности):

где (принимается по конструктивным соображениям);

2.2.8.Расчет рабочего режима водоотливной установки
Напорная характеристика трубопровода:

где (0-1200м3/ч).

Напорная характеристика (Рис.7) строится по данным Табл.7.



-26-
Таблица 7.Напорная характеристика трубопровода главной
отливной установки
Q м3/ч 0 200 400 600 800 1000 1200 Н1к 131 135 136 131 123 110 90 Н6к 786 810 816 786 738 660 540 НН+Т 700,00 700,02 700,04 700,06 700,08 700,10 700,12
По напорным характеристикам насоса и тубопровода определяется рабочий режим водоотливной установки:
- Qраб=920м3/ч;
- Нраб=700м.
2.2.9.Проверка рабочего режима на кавитацию
Условие без кавитационного режима:
;
где вакуумметрическая
высота всасывания;
геометрическая высота всасывания водоотливной
установки (принимается согласно типовой схемы);
допустимая вакуумметрическая высота всасывания насоса в рабочем режиме (определяется по Рис.6б).
2.2.10.Расчет необходимой мощности электродвигателя насоса

Полученное значение мощности на 585Квт превышает мощность комплектующего электродвигателя для данного насоса (см Табл.5). В связи с этим, при проектировании установки необходимо будет рассмотреть возможность замены комплектующего двигателя на более мощный серии ДСП, либо, с применением редуктора или вариатора – на двигатели серий ДС, СДС, СДМ и др.


-27-
Другим вариантом, более предпочтительным, является использование резервного агрегата при работе в периоды повышенного притока воды в весеннее-осенний период (60 дней в году).
2.2.11.Расчет экономических показателей водоотливной установки
Время работы насоса в течение суток при откачке нормального притока воды:

То же при откачке максимального притока:

Годовой расход электроэнергии на водоотлив:

Расход электроэнергии на 1м3 откаченной воды:

2.2.12.Эксплуатационные расчеты оборудования карьерной водоотливной
установки
Расчетная производительность насосного оборудования (с учетом требований ПБ по откачке суточных водопритоков не более 16 часов):
- по нормальному водопритоку:

- по максимальному водопритоку:

Для проектируемой установки с должны быть предусмотрены два става труб: рабочий и резервный.

-28-
Резервный став вводится в эксплуатацию вместе с резервным насосом в периоды снеготаяния и появления ливневых вод.
Данная схема обеспечивает решение задач настоящего задания в условиях нормального (750м3/с, 305 дней в году) и максимального (1500м3/с, 60 дней в году) режимов откачки воды на горизонте рудника. При этом реализуется режим работы основного и резервного насосов с максимальным КПД70% (см. Рис.6б), а потребная мощность электродвигателя каждого насоса составит 2293кВт.
Последнее обстоятельство позволяет использовать насосные агрегаты с комплектующим штатным двигателем (мощность 2540кВт, см.Табл.5).






















-29-

Список используемых источников

1.Гришко А.П. Стационарные машины.Т2.Рудничные водоотливные, вентиляторные и пневматические установки. М.:Недра, 2007, 586с.
2.Картавый Н.Г. Стационарные машины. М:Недра, 1990, 254с.
3.ПБ 06-111-95. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом.
4.Гейер В.Г. и др. Шахтные вентиляторы и водоотливные установки. М.:Недра, 1987, 270с.
5.Соловьев В.С. и др. Стационарные машины и установки. Уч.пособие. Санкт-Петербургский Государственный горный институт (технический университет), 2002, 88с.
6.Дроздова Л.Г. Стационарные машины и установки. Дальневосточный Государственный технический университет (ДВПИ) им. В.В.Куйбышева.
Владивосток, 2007, 162с.