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 1 м³ 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.
