авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«Федеральное агентство по образованию Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) Л.Г. ...»

-- [ Страница 2 ] --

Всасывающие фильтры. На пневматических установках горных предприятий наибольшее распространение получили масляные самоочи щающиеся и металлические висциновые фильтры. Общая площадь фильтров принимается из условия обеспечения скорости движения воз духа через фильтр 0,3 – 1,0 м/с или 0,3 – 1,0 м2 на каждые 1000 м3/мин подачи компрессора. Технические параметры сетчатых самоочищающих ся фильтров даны в табл. 10.4.

Фильтры марки КТ заправляют маслом с низкой температурой за стывания. Смена масла в баке производится при насыщенности масла пылью 0,15 кг на 1 л. Два раза в год сетки и масляный бак промывают 10 %-ным раствором каустической соды. Начальное сопротивление фильтров составляет 100 Па, степень очистки воздуха – 90 % при средне дисперсной пыли и 65 % – при тонкодисперсной.

Таблица 7. Технические параметры концевых охладителей Концевой охладитель Параметры ХК-50 ХК-100 ВОК-250 ВОК- Поверхность охлаждения, 14 34 100 м Избыточное давление, бар:

воздуха 8 8 8 охлаждающей воды 3 3 2 Температура воздуха, °С:

на входе 144 144 140 на выходе 60 60 36 Температура воды, °С 25 25 20 Масса, кг 1040 1460 1685 Висциновые фильтры марки Ф выпускают двух типоразмеров: Ф и Ф100 соответственно на подачу компрессора 50 и 100 м3/мин. Сопро тивление фильтров 50 Па. Площадь фильтрующей поверхности одной ячейки фильтра – 0,44 м2. Количество ячеек в фильтрах - 2 (Ф50) и (Ф100).

Таблица 7. Технические параметры сетчатых самоочищающихся фильтров Фильтр Параметры КТЗО КТ40 КТ60 КТЗО КТ 120 КТ Рабочее сечение, м 3,155 3,94 6,31 7,88 12,62 15, Расход воздуха, 525 655 1050 1310 2100 м3/мин Количество масла, 290 290 85 585 585 кг Габариты, мм:

толщина 440 440 440 440 440 длина 2077 2077 3827 3827 3827 ширина 2775 3275 3275 3275 4775 Масса, кг 600 650 1000 1085 1360 Система водоснабжения. Система водяного охлаждения компрес сорной станции состоит из промежуточных, последующих и конечных охладителей сжатого воздуха, водяных рубашек цилиндров, холодильных элементов масловодоотделителей, охладителей смазочных масел, устано вок водоснабжения, регенерации и оборота охлаждающей воды.

Водоснабжение охладителей, как правило, централизованное. При малом расходе и обеспеченном источнике охлаждающей воды применяют прямоточные схемы водоснабжения, при которых вода после нагрева в теплообменниках сбрасывается в водоемы или направляется в системы теплоснабжения объектов промплощадки предприятия. При циркуляци онных схемах водоснабжения насосная станция обеспечивает подачу хо лодной и возврат горячей воды по системе трубопроводов для последую щего охлаждения.

Количество теплоты (кДж/кг), отводимой водяной рубашкой ци линдра компрессора, определяется по формуле nk q тц = C v (T2 T1 ), (7.2) n где п – показатель политропы сжатия воздуха в цилиндре (n = 1, 1,25);

k = 1,4 – показатель адиабатного сжатия воздуха;

Сv = 0, кДж/(кг·К) – изохорная теплоемкость воздуха;

Т1 и Т2 – температура воз духа в компрессоре соответственно в начале и конце процесса сжатия, К.

Удельная теплота (кДж/кг), отводимая в промежуточных, после дующих и концевых охладителях пневматической установки, q тх = С р (Т н Т к ), (7.3) где Ср = 1,005 кДж/(кг·К) - изобарная теплоемкость воздуха;

Тн и Тк — температура воздуха соответственно в начале и конце пути движения в охладителях, К.

Полное удельное количество теплоты (кДж/кг), отводимое в ком прессорном агрегате:

а) для поршневых компрессоров – q тк = zq тц + q тх ;

(7.4) б) для центробежных компрессоров – qтк = qтх, (7.5) где z — число цилиндров в поршневом компрессоре.

Полное количество теплоты, отводимой системой охлаждения ком прессорного агрегата в единицу времени (кДж/ч), E T = 60 вс q тк Q, (7.6) где – 1,2 кг/м – плотность воздуха при нормальных атмосферных ус ловиях, а Q - производительность компрессора, м3/мин.

Расчетный расход (м3/ч) охлаждающей воды на один компрессор ный агрегат ET E ов =, (17.7) C в (t в1 t в 2 ) где Св = 4,2 кДж/(кг·К) – теплоемкость охлаждающей воды, а tв1 и tв2 температура охлаждающей воды соответственно на входе и на выходе системы охлаждения. При достаточном расходе перепад температуры ох лаждающей воды между входом и выходом должен быть не более 15 °С.

Температура воды не более + 25 °С на входе и + 40 °С на выходе из сис темы охлаждения.

При циркуляционных системах водоснабжения вода от компрес сорных станций поступает на охлаждение в градирню или брызгальный бассейн.

Брызгальные бассейны просты в строительстве и эксплуатации и требуют небольших затрат на их сооружение. Однако они обладают низ кой теплоотдачей, зависящей от направления и скорости ветра. Поэтому для районов с продолжительными штилями в летнее время применение брызгальных бассейнов не рекомендуется.

Необходимая площадь брызгальных бассейнов составляет в сред нем от 0,8 до 1,3 м2 на 1 м3 охлаждаемой в час воды. При исчислении на грузки на 1 м2 бассейна это составит 0,8 м3/ч для небольших и до 1,3 м3/ч для больших бассейнов.

На пневматических установках горных предприятий для охлажде ния воды используются также открытые градирни башенного типа высо той 15 – 20 м, представляющие собой сооружение, состоящее из резер вуара охлажденной воды, оросительного устройства с рештаками для раз брызгивания воды и вытяжной башни для циркуляции охлаждающего воздуха за счет естественной тяги или принудительного наддува. Круп ные компрессорные станции оснащаются вентиляторными секционными градирнями, обеспечивающими глубокое охлаждение воды.

Машинный зал компрессорной станции обязательно оборудуется приточно-вытяжной системой вентиляции;

один вентилятор нагнетает воздух в машинный зал, другой отсасывает его по системе воздушных коллекторов-распределителей.

Глава 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Пневматическая установка представляет собой компрессорную станцию в сочетании с внешней воздухопроводной сетью. Комплект обо рудования, включающий рабочие машины: компрессоры, привод, аппара туру энергоснабжения и автоматизации, вспомогательное оборудование – называют компрессорной станцией.

Компрессорные станции устанавливаются на сравнительно не большом расстоянии от стволов шахт и рудников. К потребителям пнев моэнергии станций воздух поступает по общей пневматической сети, представляющей собой разветвленную систему трубопроводов, проло женных по вертикальным, наклонным и горизонтальным выработкам.

Исходными данными для проектирования пневматических устано вок являются:

план ведения горных работ;

число, род и техническая характеристика потребителей воздуха и распределение их по сменам и участкам шахты;

режим работы и годовая производительность шахты;

стоимость электроэнергии;

наличие воды для охлаждения и другие данные.

В процессе проектирования пневматических установок необходимо:

установить требуемую производительность компрессорной станции;

выбрать тип и число компрессоров, двигатели к ним;

установить давление сжатого воздуха на выходе компрессорной станции;

составить схему воздухопроводной сети и рассчитать ее;

произвести технико-экономические расчеты по определению капи тальных затрат на оборудование и монтаж пневматической установки, определить проектную стоимость 1 м3 воздуха и расход его на 1 т добычи, расход электроэнергии на 1 т добычи и на 1 м3 воздуха.

8.1. Расчет производительности компрессорной станции Производительность компрессорной станции определяется как сум ма расходов сжатого воздуха потребителями в наиболее загруженный пе риод суток и расхода на утечки воздуха через неплотности в магистраль ном воздухопроводе и местах присоединения потребителей. Указанный период устанавливают в соответствии с организацией горных работ по графикам работы добычных и подготовительных участков. В расчете учитывают износ, неоднородность работы и степень загрузки потребите лей.

Производительность компрессорной станции:

z Vк.с = К р К о nniVni K иi K зiVутl + Vпр nпр, (8.1) i = где р = 1,05…1,1 – коэффициент резерва производительности компрес сорной станции на неучтенных потребителей;

о – средневзвешенный коэффициент одновременности работы потреби телей (коэффициент одновременности работы – отношение числа рабо тающих в данный момент потребителей к общему числу тех, которые должны находиться в работе);

i – номер группы однотипных потребителей;

– число групп однотипных потребителей;

nn – число однотипных потребителей;

Vn – номинальный расход воздуха одним потребителем данной группы при непрерывной его работе, м3/мин;

u – коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха в связи с износом потребителей;

3 – коэффициент загрузки, учитывающий изменение расхода воздуха потребителями при отклонении фактической нагрузки от номинальной и при регулировании;

для комбайнов и их лебедок, бурильных и отбойных молотков, буро-сбоечных станков, гировозов 3 = 1;

для породо погрузочных машин 3 = 0,25;

для вентиляторов местного проветривания 3 = 0,7;

для маневровых лебедок 3 = 0,8;

V yт = 3 м3/мин – допустимые утечки через неплотности на 1 км магист рального трубопровода;

l – длина магистрального воздухопровода по шахте, км;

Vnp = 0,4 м3/мин – допустимые утечки через неплотности в месте присое динения одного потребителя к воздухопроводу;

nnp - число мест присоединений потребителей.

В среднем утечки воздуха на 1 км воздухопровода без деления их на утечки в магистральном трубопроводе и в местах присоединения по требителей можно принимать 4…5 м3/мин.

Средневзвешенный коэффициент одновременности работы потре бителей определяется в зависимости от средневзвешенного коэффициен та включения работающих потребителей в и общего числа потребите лей n (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Коэффициент одновременности работы потребителей сжатого воздуха Коэффициент включения определяют по формуле z z V ср.i niVni K ui K зi K вi Kв = = i =1 i =. (8.2) z z Vmax i niVni K ui K зi i =1 i = Коэффициент включения K отдельного потребителя (относитель ное машинное время его работы) принимается равным: для комбайнов, их лебедок и вентиляторов местного проветривания – 1;

для бурильных мо лотков – 0,65;

для буросбоечных станков – 0,5;

для породопогрузочных машин и отбойных молотков – 0,4;

для гировозов – 0,3;

для маневровых лебедок – 0,05.

Выбор типа и числа компрессоров производится следующим обра зом: при производительности компрессорной станции 200…500 м3/мин принимают поршневые компрессоры 4М10-100/8, при 500…1000 м3/мин – центробежные компрессоры К-250, при большей производительности – центробежные компрессоры К-500.

Число резервных компрессоров принимают: на 1-2 работающих – резервный, на 4-5 работающих – 2 резервных, на 3 работающих – 1 ре зервный при поршневых и 2 резервных при центробежных компрессорах.

Тип и марка компрессора выбирается по табл. 8.1, 8.2.

Давление сжатого воздуха у компрессорной станции к.с. (МПа) ус танавливается как сумма давления у потребителей и потерь давления в магистральном воздухопроводе и шлангах.

При ориентировочных расчетах:

к.с = п + м l + ш, (8.3) где п – избыточное давление у потребителей, принимается равным 0, МПа;

м = 0,03 МПа – средние удельные потери давления в магист ральном трубопроводе;

l – длина воздухопровода от компрессорной станции до самого удаленного потребителя, км;

ш = 0,03 МПа – сум марные потери давления в шлангах.

8.2. Расчет воздухопроводной сети В соответствии со схемой вскрытия месторождения составляют схе му воздухопроводной сети. Точкам разветвления и концевым точкам воз духопровода присваивают цифровые или буквенные обозначения, разби вая схему на отдельные участки.

На схему наносят фактические длины участков lф ;

учет сопротив лений в арматуре и фасонных частях трубопровода производится увели чением фактической длины на 10%, т.е. l р = 1,1 lф.

По формуле 8.1. определяют расходы воздуха на каждом участке и полученные значения наносят на схему. Зная расход воздуха на участках, по номограмме (рис. 8.2) определяют оптимальные диаметры труб d опт в зависимости от давления компрессоров к.с и затем выбирают стандарт ные трубы большего диаметра d ;

диаметры труб указывают на схеме.

В зависимости от расхода воздуха и давления к.с по номограмме (рис. 8.3) определяют оптимальные удельные потери давления уд (МПа/км) для всех участков сети. Умножением удельных потерь на рас четные длины участков получают оптимальные потери давления на этих участках, т.е. опт = уд lр.

Для всех участков сети вычисляют скорость движения воздуха по формуле 0 4 0V V = =, (8.4) d ср 60 d 2 ср где о = 1,293 – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3;

V – объемный расход воздуха при нормальных условиях, м3/мин.

Потери давления на всех участках сети вычисляют по формуле l p Р = ср, (8.5) d где – коэффициент гидравлического трения (при расчетах шахтных воздуховодов принимают = 0,0334);

l р – расчетная длина участка воз духопровода, м, равная сумме фактической и эквивалентной длин;

экви валентная длина учитывает сопротивления в арматуре и фасонных частях воздуховода и принимается равной 10% фактической длины;

– ско рость движения воздуха, м/с;

ср – средняя плотность сжатого воздуха кг/м3;

d – внутренний диаметр труб, м.

Полученные значения наносятся на схему. В расчете должно быть соблюдено условие опт. При нарушении этого условия следует применять трубы большего диаметра.

Рис.8.2. Номограмма расчета воздухотрубопровода по оптимальному диаметру Рис. 8.3. Номограмма расчета воздухотрубопровода по оптимальным удельным потерям 8.3. Расчет мощности компрессора и выбор приводного двигателя В качестве электропривода компрессоров применяют обычно син хронные двигатели, и лишь в тех случаях, когда они не подходят по мощ ности или по числу оборотов, применяют асинхронные двигатели.

Выбирают приводной двигатель по расчетной мощности:

Lиз Qк Nр =, (8.6) 1000 из м где Lиз – работа при изотерическом сжатии, Дж;

Qк – производитель из = ность компрессора;

0,8 - 0,75 – кпд при изотерическом сжатии;

м = 0,85 - 0,95 – кпд механическое.

P Lиз = 2,303 PV1 lq, (8.7) V где P, P2 - начальное и конечное давление, соответственно V1,V2 - на чальный и конечный объем.

Мощность с учетом 10 – 20 % резерва составляет Nнр = 1,1 1,2 N р, по табл. 8.3 выбираем приводной электродвигатель.

8.4. Расчет и выбор охлаждения компрессоров Расход воды на охлаждение можно установить по данным завода изготовителя компрессоров или приближенно по средним удельным нормам;

на 1 м3 воздуха: для поршневых двухступенчатых компрессо ров с давлением до 8 ати – 4,5 – 5,5 л/м3;

для поршневых одноступен чатых – 1,5 – 2 л/м3;

для турбокомпрессоров с давлением до 7 – 8 ати – 5 – 6 л/м3.

Разность температур воды на выходе и входе в систему охлаждения должна быть 10 – 150 при температуре нагретой воды не более 400 С.

Необходимое количество охлаждающей воды для работающих ком прессоров определяется по формуле 60 nQк q Q=, (8.8) где n – число работающих компрессоров;

q – расход воды на 1 м3 сжа того воздуха.

8.5. Расчет и выбор воздухосборника Воздухосборники представляют собой стальные цилиндрические ре зервуары, устанавливаемые между компрессорами и воздухопроводной се тью (рис. 8.4). Они служат для сглаживания колебаний давления, которое обусловливается прерывистым характером подачи сжатого воздуха порш невыми компрессорами. В воздухосборнике происходит частичная конден сация паров воды и масла, содержащихся в сжатом воздухе.

Объем индивидуального воздухосборника определяется по формуле Vв = 1,6 Qк, (8.9) где Qк – производительность компрессора, м3/мин.

Воздухосборники выбираем по табл. 8.4.

Рис. 8.4. Воздухосборник 8.6. Расчет и выбор фильтров Для очистки воздуха от пыли применяются фильтры. У небольших компрессоров фильтр устанавливается непосредственно на всасывающем патрубке или всасывающем трубопроводе. На компрессорных станциях фильтры устанавливаются в специальных воздухоприемных камерах, располагаемых у стены здания станции.

Для компрессорных станций принимаем один общий фильтр, со стоящий из отдельных сменных ячеек размером 500х500 мм.

Необходимая площадь фильтрации определяется по формуле:

2V F=. (8.10) Необходимое число ячеек на фильтре:

F n яч =, (8.11) f где – скорость воздуха, равна 0,9 м/мин;

f – площадь ячейки, м2.

Таблица 8. Техническая характеристика компрессоров типа ВП Тип компрессора Показатели ВП-10/8 ВП-30/8 ВП-50/8 ВП-100/ Производительность, м3/мин 10 30 50 Рабочее давление, ат 8 8 8 Диаметр цилиндров, мм низкого давления 270 470 600 высокого давления 160 295 350 Ход поршня, мм 180 220 300 Скорость вращения вала 735 500 375 компрессора, об/мин Мощность на валу ком- 57,7 172,5 275 прессора, кВт Масса компрессора без эл. 1550 4160 7500 двигателя, кг Основные размеры, мм длина 1600 2425 3700 ширина 950 1660 3100 высота 1550 2650 3300 Таблица 8. Техническая характеристика горизонтальных двухступенчатых компрессоров Тип компрессора Единица Параметр измерения 1ВГ 2ВГ 55В м3/мин Производительность 60 100 кГ/см Рабочее давление (не более) 8 8 Количество цилиндров шт. 2 2 Скорость вращения вала компрессора об/мин 187 167 Мощность электродвигателя кВт 360 625 Скорость вращения элек тродвигателя об/мин 187 167 Габаритные размеры:

длина мм 6600 6120 ширина мм 6670 4425 высота мм 2450 2460 Вес компрессора кг – 25700 Таблица 8. Характеристика приводов компрессора Произ- Давле- Мощ- Ско води- ние ность рость Компрессор тель- возду- Электродвигатель двига- враще ность, ха, теля, ния, м3/мин кГ/см2 кВт об/мин Асинхронный с фазным 160В-20/8 20 ротором АМ-6-128-8 155 То же, АК-112-8 160 Синхронный двигатель СМ-136-8 146 Синхронный двигатель 55В 100 МС-324-7/36 590 Синхронный двигатель 2ВГ 100 ДСК-260/24-36 625 В-300-2к Синхронный двигатель 40 СДК-320-333 250 Асинхронный двигатель 160В-40/8 40 с короткозамкнутым ро тором ДАМСО-1410-8 310 Таблица 8. Техническая характеристика воздухосборников Марка Внутренние Размеры воздухосборника, мм воздухо- диаметры, мм Емкость, Вес, сборника м3 кг а б в г д е ж з и к Dнар Р-2 2 1000 3090 2235 6 8 1300 150 600 100 560 50 Р-3 3 1200 3180 2235 8 10 1200 150 600 100 900 50 Р-5 5 1400 4030 2980 8 10 1300 150 800 100 1300 100 Р-6,5 6,5 1400 4750 3720 8 10 1300 150 800 110 1500 125 Р-8 8 1600 4604 3480 8 12 1750 250 1650 150 1770 200 Р-10 10 1600 5600 4470 8 12 1750 250 1650 150 2125 200 Р-16 16 1800 6915 5900 10 14 2800 1000 2000 150 3680 200 Р-20 20 2000 6955 5850 10 14 2600 1000 1600 150 4235 200 ЗАДАЧИ И ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Задача 4.1.

Рассчитать пневматическую установку для шахты с годовой произ водительностью Аг = 1,2 млн т угля, разрабатывающую крутые пласты на глубине 400 м. Схема воздухопроводной сети показана на рисунке 4.1. По рядок отработки шахтного поля – прямой.

На участках, и IV работают комбайны и по два отбойных молот ка, а на участках, V и VI - по 11 отбойных молотков. На каждом участ ке, кроме того, работают два бурильных молотка, одна породопогрузочная машина, одна маневровая лебедка и один вентилятор местного проветри вания.

Рис. 4.1. Схема воздухопроводной сети к примеру Решение. 1. Производительность (м/мин) компрессорной станции µ ( V п k k k k k + 2,7 V 2 пi п (k k k )2 k (1 k )k + Vк.с. = kc, пi пi иi дi зi вi пi пi иi дi зi вi вi пi + Vпр ппр kпр + V ут Ik ут где kc - коэффициент сезонности, учитывающий зависимость производи тельности компрессорной станции от температуры всасываемого воздуха:

при t = - 10 °С, kс = 0,893;

при 0°С - 0,932;

10 °С - 0,966;

20°С - 1,0;

30°С - 1,034;

40°С - 1,068. За температуру всасываемого воздуха принимают среднемесячную температуру июля;

= 1,02 - коэффициент, учитываю щий возможность повышения давления по сравнению с расчётным;

µ = 1,05 - коэффициент расхода воздуха неучтенного потребителями;

i - номер группы однотипных потребителей;

Vп – расход воздуха одним потребите лем данной группы;

nп – количество однотипных потребителей;

kи - коэф фициент износа, связывающий увеличение расхода воздуха с износом по требителей;

kд - коэффициент давления, учитывающий зависимость расхо да воздуха от его давления;

kз - коэффициент загрузки, показывающий из менение расхода воздуха потребителем при отклонении фактической на грузки от номинальной и при регулировании;

kв - коэффициент включения, т.е. использования потребителя во времени;

kп - коэффициент сменности, показывающий, что работающих потребителей меньше подключенных к пневмосети (при проектировании новых компрессор станций принимают kп = 1, т.е. предусматривая возможность самого напряженного периода работы всех потребителей одновременно;

Vпр = 0,5 м3/мин — предельно допустимые утечки на присоединии одного потребителя;

ппр - количество присоединённых потребителей;

kпр - коэффициент отклонения фактиче ского давления в местах присоединения потребителей от допустимого среднего избыточного ри.пр = 0,4 (при проектировании новых компрессор ных станций принимают kпр = 1);

Vут — предельно допустимые значения утечек сжатого воздуха на 1 км магистрального воздухопровода [прини мают равными: от компрессора до главного квершлага включительно 3,0 м3/(мин·км) при среднем по длине избыточном давлении 0,6 МПа;

для воздухопроводов групповых и участковых штреков 4 м /(мин·км) при средних избыточных давлениях по длине соответственно 0,5 и 0,4 МПа;

I длина одного из указанных выше участков магистрального воздухопрово да;

kут — коэффициент отклонения фактического давления сжатого возду ха на участках магистрального воздухопровода от допустимого среднего по длине давления. При проектировании новых компрессорных станций kут = 1.

Упростив данную формулу, получим [( ] ) Vк.с. = kc µ Vпi ппi kо1i + 2,7 V 2 пi ппi kо 2i + Vпр ппр kпр + V ут Ik ут.

Необходимые для расчетов данные о потребителях сжатого воздуха приведены в табл. 4.1, 4.2.

Расчеты по первому слагаемому и подкоренному выражению даны в табл. 4.3.

Производительность компрессорной станции на горизонте при ко эффициенте сезонности kc = 1 :

в конце работ [( ] ) Vк.с. = 1 1,02 1,05 213,01 + 2,7 195,05 + 0,5 75 1 + (3 1,1 1 + 4 18 1) = = 385 м3 / мин ;

в начале работ [( ]= 312м /мин;

) Vк.с. = 1 1,02 1,05 213,01 + 2,7 195,05 + 0,5 75 1 + 3 1,1 1 2. Расход воздуха на утечки:

в конце работ на горизонте 0,5 75 + 3 1,1 + 4 V ут.к = 100 = 29,3 %, в начале работ на горизонте 0,5 75 + 3 1, V ут.к = 100 = 13,1 %.

Таблица 4. Номинальный Потребители Коэффициенты расход воздуха V2пinпi· Наименование Число nп k01 k02 Vпinпi· потребителем ·k01 ·k Vп, м3/мин Комбайны 3 48 0,52 0 74,88 Лебёдки 3 21 0,53 0 33,39 комбайнов Отбойные 39 1,1 0,65 0,14 27,89 6, молотки Бурильные 12 4,3 0,33 0,2 17,03 44, молотки Маневровые 6 14 0,08 0,06 6,72 70, лебёдки Породо- 6 35 0,07 0,01 14,7 73, погрузочные машины Вентилято- 6 8 0,8 0 38,4 ры местного проветрива ния Итого: 75 213,01 195, Среднее значение расхода воздуха на утечки за период работы на го ризонте 21,2 %.

3. Тип и число компрессоров. Для компрессорных станций произво дительностью до 500 м3/мин применяют поршневые компрессоры, более 500 м3/мин – как правило, центробежные компрессоры. При выборе коли чества компрессоров следует учитывать снижение их производительности вследствие износа. Коэффициент износа kV принимается для поршневых компрессоров производительностью 50 м3/мин и 100 м3/мин равным соот ветственно 0,9 и 0,95;

центробежных производительностью 250 м3/мин и 500 м3/мин – соответственно 0,87 и 0,94.

Резерв компрессоров принимают из расчета на один – два работаю щих один резервный;

на три – пять работающих – два резервных;

на 6 – работающих – три резервных.

По расчетной производительности компрессорной станции Vк.с. = 385 м /мин принимаем шесть компрессоров 4М10-100/8 производительно стью 100 м3/мин, из которых в работе будут четыре: в начале и конце работ на горизонте. Два компрессора резервные.

Таблица 4. Номинальный Коэффициенты Потребители расход воздуха Vпinпik01 V2пinпik Наименование Число k01 k потребителем nп Vп, м3/мин Участок 2- Комбайны 3 48 0,52 0 74,88 Лебёдки ком- 3 21 0,53 0 33,39 байнов Отбойные 17 1,1 0,65 0,14 12,16 2, молотки Бурильные 8 4,3 0,33 0,2 11,35 29, молотки Маневровые 4 14 0,08 0,06 4,48 47, лебёдки Породо- 4 35 0,07 0,01 9,8 погрузочные машины Вентиляторы 4 8 0,8 0 25,6 местного про ветривания Итого: 43 171,66 128, При коэффициенте износа kV = 0,95 производительность работаю щих компрессоров составит 4 · 100 · 0,95 = 380 м3/мин.

4. Расчет воздухопроводной сети. Цель расчета воздухопроводной сети – определение давления сжатого воздуха у компрессорной станции, при ко тором каждый из потребителей пневмоэнергии имеет гарантированное рабо чее давление.

При расчете схему воздухопроводной сети разбиваем на участки, на чало и конец каждого из которых определяем точками разветвления сети.

Для всех участков последовательно рассчитываем количество воздуха, проходящего по участку;

необходимые диаметры труб;

потери давления.

По линии с наибольшим падением давления от самого удаленного потре бителя до компрессора с учетом потерь давления в гибких воздухопрово дах и рабочего давления у потребителя находим необходимые давления у компрессорной станции.

Участок 1 – 2. Расход воздуха на этом участке равен производитель ности компрессорной станции, т.е. V1 - 2 = 385 м3/мин.

Расходы воздуха на участках сети определяем по вышеприведенной формуле. В табл. 4.2 находим первое слагаемое и подкоренное выражение данной формулы применительно к участку 2 – 3.

Участок 2 – 3. Количество присоединений nпр = 43;

длина подклю ченного воздухопровода квершлага 400 м, штреков – 12 км.

[( ] ) V23 = 1 1,02 1,05 171,66 + 2,7 128,5 + 0,5 43 + (3 0,4 1 + 4 12 1) = 290 м 3 / мин.

В дальнейших расчетах исходим из того, что комбайновые участки I, II и IV имеют идентичное оборудование;

это относится и к участкам III, V и IV, где применяются отбойные молотки. Следовательно, V25 = V12 V23 = 385 290 = 95 м 3 / мин;

V5а = V5b = V4a = V25 / 2 48 м 3 / мин;

V3а = V3b = V4b = (V23 V4a ) / 3 = (290 48) 3 81 м 3 / мин;

V34 = V4а + V4b = 48 + 81 = м 3 / мин.

Если оборудование добычных и проходческих участков не идентич но, то расходы воздуха на участках сети следует рассчитывать так же, как для участка 2 – 3.

Оптимальные диаметры труб находим по рис. 4.2.

Рис. 4.2. Номограмма для определения оптимального диаметра труб Эквивалентная длина при определении расчетной длины Iр участков сети принята равной 10 % от фактической. Средняя плотность (кг/м3) воз духа на всех участках сети принята одинаковой и вычислена по формуле р к.с + р п ср =, 2 RTср где рк.с и рп - абсолютные давления у компрессорной станции и потребите лей, МПа;

R = 287 Дж/(кг · К) - газовая постоянная воздуха;

Тс = 273 + 20= = 293 К - средняя температура сжатого воздуха в сети.

Принимая избыточное давление у наиболее удаленного потребителя 0,5 МПа и максимально возможные потери давления 0,2 МПа, получим давление у компрессорной станции 0,7 МПа. Следовательно, (0,8 + 0,6) ср = = 8,32 кг / м.

2 287 Скорость (м/с) движения воздуха в трубах 4 0V V=, 60d 2 ср где 0 = 1,293 кг/м3 - плотность воздуха при нормальных условиях;

V расход воздуха на участке сети, м3/мин;

d - внутренний диаметр труб уча стка сети, м, тогда для участка 1 – 2:

4 1,293 V1 2 = = 8,61 м / с.

60 3,14 0,384 8, Рассчитанные для всех участков скорости приведены в таблице. Па дение давления (Па) на участке сети I р v р = ср, d где = 0,0334 - коэффициент гидравлического трения, тогда для участка 1-2:

550 8, 8,32 10 6 = 0,01475 МПа.

р1 2 = 0,0334 0,384 Вычисленные для всех участков падения давления приведены в таб лице 4.3.

По данным таблици, потери давления от компрессора до самого уда ленного участка по наиболее напряженной линии магистрального воздухо провода 1-2-3-4-b:

р м = 0,01475 + 0,00498 + 0,01053 + 0,08625 = 0,117 МПа.

Потери давления (МПа) с учетом потерь в гибких воздухопроводах (шлангах) р = р м + р ш, где рш - допустимые потери давления в гибких воздухопроводах, МПа;

в воздухопроводах приемников, расположенных на штреке длиной 5 – 15м, рш = 0,03 0,05 МПа;

в воздухопроводах молотковой лавы длиной 100 – 150 м рш = 0,05 0,08 МПа;

в воздухопроводах комбайнов, щитовых аг регатов длиной 120 – 180 м рш = 0,08 0,12 МПа.

В конце линии 1 – 2 – 3 – 4 – b расположен комбайновый участок.

Принимая рш = 0,08 МПа, получим р = 0,117 + 0,08 = 0,197 МПа, что меньше допустимого р = 0,2 МПа.

При р 0,2 МПа необходимо увеличить диаметр труб, особенно на протяженных участках сети.

С учетом избыточного давления у потребителя рп = 0,5 МПа необходи мое избыточное давление у компрессорной станции принимаем рк.с= 0,7 МПа.

5. Технико-экономические показатели. Принимаем 20 ч работы ком прессоров в сутки и 300 рабочих дней в году.

Средняя производительность компрессорной станции в период рабо ты на горизонте Vср = (385 + 312 ) / 2 = 348,5 м 3 / мин.

Среднегодовая выработка (м3) сжатого воздуха VГ = 60Vср nч nд, т.е. VГ = 60 348,5 20 300 = 125,46 10 м.

6 Работа, затраченная на сжатие 1 м3 воздуха, по формуле k р2 1 = k zk =z р1V Lк.ад р1 k 0,8 1,4 1, =2 0,1 10 6 1 1 = 242130 Дж.

1,4 1 0,1 2 1, Потребляемая мощность 242130 Lк.адVмин Nк = = = 498 кВт.

1000 60 i м 1000 60 0,9 0, Компрессор 4М10-100/8 поставляется комплектно с электродвигате лем СДК 2-17-26-12К мощностью 630 кВт, n = 500 об/мин, напряжением 6000 В.

Годовой расход (кВт · ч) электроэнергии Nк W Г = k в.н nч nд, д с где kв.н = 1,02 1,04 – коэффициент расхода электроэнергии на подачу ох лаждающей воды и вспомогательные нужды (освещение, питание генера торов возбуждения, вентиляция и т.д.);

Nк – суммарная расчётная мощ ность двигателей компрессоров, работающих одновременно, кВт;

д – к.п.д. двигателя;

с – к.п.д. электрической сети.

В числовом выражении 4 WГ = 1,04 20 300 = 14,54 106 кВт ч.

0,9 0, Расход сжатого воздуха на 1 т угля VГ VТ =, АГ 125,46 т.е. VТ = = 104,6 м 3 / т.

1,2 10 Расход электроэнергии на 1 т угля WГ WТ =, АГ 14,54 т.е. WТ = = 12,12 кВт ч / т.

1,2 Расход электроэнергии на 1 м3 воздуха WГ W м3 =, VГ 14,54 т.е. Wм3 = = 0,116 кВт ч / м 3.

125,46 10 Вопросы для самопроверки 1. Опишите теоретический процесс работы поршневого компрессора.

2. Как графически изображается изменение состояния воздуха изо термическим, адиабатным и политропным процессами?

3. Многоступенчатое сжатие. Каковы пределы сжатия, его теорети ческая диаграмма?

4. Что входит в основное оборудование компрессорных станций?

5. Назовите конструктивные узлы поршневого компрессора. Как ра ботает поршневой компрессор?

6. Что представляет собой вспомогательное оборудование ком прессорных станций?

7. Перечислите исходные данные для проектирования компрессор ных станций.

8. Каковы основные этапы проектирования компрессорных станций?

9. Нарисуйте и объясните теоретическую диаграмму поршневого компрессора.

10. Какие электроприводы применяются на компрессорных станци ях?

Библиографический список 1. Алексеев В.В. Рудничные насосные, вентиляторные и пневматиче ские установки. – М.: Недра, 1983. – 380 с.

2. Алексеев В.В. Стационарные машины. – М.: Недра, 1999. – 415 с.

3. Борохвич А.И. Стационарные машины и установки на открытых горных разработках. – М.: Недра, 1979. – 287 с.

4. Будов В.М. Насосы АЭС. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 402 с.

5. Гришко А.П., Шелоганов В.И. Стационарные машины и установ ки. – М.: Изд-во МГГУ, 2004. – 325 с.

6. Завозин Л.Ф. Шахтные подъемные установки. – М.: Недра, 1975. – 364 с.

7. Животовский Л.С., Смойловская Л.А. Лопастные насосы для абра зивных гидросмесей. – М.: Машиностроение, 1978. – 222 с.

8. Картавый Н.Г. Шахтные стационарные установки. – М.: Недра, 1978. – 262 с.

9. Лопастные насосы / Под общ. ред. Л.П. Грянко, А.Н. Папира – Л.:

Машиностроение, 1975. – 430 с.

10. Никулин В.Б. Машинист насосных установок угольных шахт и карьеров. – М.: Недра, 1972. – 247 с.

11. Петухов А.И. Горная механика. – М.: Недра,1985. – 316 с.

12. Песвианидзе А.В. Расчет шахтных поъемных установок. – М.:

Недра, 1992. – 249 с.

13. Попов В.М. Водоотливные установки. – М.: Недра, 1990. – 253 с.

14. Попов В.М. Рудничные водоотливные установки. – М.: Недра, 1983. – 303 с.

15. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт / Под общ. ред. А.М. Карпова, М.А. Патрушева – М.: Недра, 1975. – 237 с.

16. Смородин Е.С., Верстаков Г.В. Шахтные стационарные машины и установки. – М.: Недра, 1985. – 279 с.

17. Соломахова Т.С. Центробежные вентиляторы. – М.: Маши ностроение, 1989. – 173 с.

18. Стационарные установки шахт / Под общ. ред. Б.Д. Братченко. – М.: Недра, 1977. – 406 с.

19. Тихонов Н.В. Горная механика. – М.: Недра, 1979. – 312 с.

20. Хаджиков Р.Н. Горная механика. – М.: Недра, 1982. – 406 с.

21. Хаджиков Р.Н. Сборник примеров и задач по горной механике. – М.: Недра, 1989. – 197 с.

22. Хохловкин Д.М., Гуревич Л.С. Насосы участкового и забойного водоотлива. – М.: Недра, 1970. – 119 с.

23. Центарский И.А. Горная механика. – М.: Недра, 1975. – 277 с.

24. Чиняев И.А. Лопастные насосы. – Л.: Машиностроение, 1973. – 179 с.

Оглавление Предисловие Введение Раздел 1. КАНАТНЫЕ ПОДЪЕМНЫЕ УСТАНОВКИ Глава 1. Назначение, классификация и устройство подъемных установок 1.1. Назначение подъемных установок 1.2. Классификация подъемных установок 1.3. Устройство подъемных установок Глава 2. Основы проектирования шахтных подъемных установок 2.1. Расчет скиповой двухконцевой подъемной установки 2.1.1. Расчет и выбор емкости подъемного сосуда 2.1.2. Расчет и выбор подъемного каната 2.1.3. Расчет и выбор подъемной машины 2.1.4. Расположение подъемных установок относительно ствола шахты 2.1.5. Расчет кинематики подъемных систем 2.1.6. Расчет динамики подъемных систем 2.1.7. Определение расхода энергии 2.2. Расчет клетевой подъемной установки Задачи и примеры расчета механического оборудования подъемных установок Вопросы для самопроверки Раздел 2. ВОДООТЛИВНЫЕ УСТАНОВКИ Глава 3. Назначение, классификация и устройство водоотливной установки 3.1. Общее устройство водоотливных установок Глава 4. Основы проектирования водоотливных установок горных предприятий 4.1. Выбор технологической схемы стационарного водоотлива 4.2. Выбор числа насосных агрегатов в насосной камере 4.3. Выбор типа насоса 4.4. Расчет и выбор трубопровода 4.5. Определение рабочего режима водоотливной установки 4.6. Проверка рабочего режима на кавитацию 4.7. Определение необходимой мощности электродвигателя насоса 4.8. Определение экономических показателей водоотливной установки 4.9. Аппаратура автоматизации водоотливных установок 4.10. Эксплуатационные расчеты основного оборудования карьерных водоотливных установок Задачи и примеры расчета водоотливных установок Вопросы для самопроверки Раздел 3. ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ УСТАНОВКИ ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ Глава 5. Назначение, классификация и устройство вентиляторных установок 5.1. Назначение и классификация вентиляторных установок 5.2. Общее устройство вентиляторных установок главного проветривания 5.3. Аэродинамические характеристики вентиляторов Глава 6. Проектирование вентиляторных установок 6.1. Выбор вентилятора и способа его регулирования 6.2. Определение резерва подачи вентилятора 6.3. Определение мощности вентилятора и среднегодового расхода электроэнергии на проветривание 6.4. Вентиляторные установки проветривания карьеров 6.4.1. Схемы и эксплуатационные параметры установок главного проветривания карьеров 6.4.2. Расчет вентиляторов главного проветривания для карьеров Задачи и примеры расчета вентиляторных установок Вопросы для самопроверки Раздел 4. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ Глава 7. Назначение, общее устройство пневматических установок 7.1. Основное оборудование компрессорных станций пневматических установок 7.2. Вспомогательное оборудование пневматических установок Глава 8. Проектирование пневматических установок 8.1. Расчет производительности компрессорной станции 8.2. Расчет воздухопроводной сети 8.3. Расчет мощности компрессора и выбор приводного двигателя 8.4. Расчет и выбор охлаждения компрессоров 8.5. Расчет и выбор воздухосборника 8.6. Расчет и выбор фильтров Задачи и примеры расчета пневматических установок Вопросы для самопроверки Библиографический список Дроздова Людмила Григорьевна Стационарные машины и установки Учебное пособие Редактор В.В. Сизова Техн. редактор Н.М. Белохонова Компьютерная верстка Б.В. Макишина Подписано в печать. Формат 60х84/ Усл.печ.л. 9,1. Уч-изд. л. 7,24.

Тираж 100 экз. Заказ.

Издательство ДВГТУ, 690950, Владивосток, Пушкинская, Типография издательства ДВГТУ, 690950, Владивосток, Пушкинская, Раздел ВОДООТЛИВНЫЕ УСТАНОВКИ Назначение, классификация и устройство водоотливной установки Основы проектирования водоотливных устано вок горных предприятий Задачи и примеры расчета водоотливных установок Глава 3. НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И УСТРОЙСТВО ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ Разработка месторождений полезных ископаемых, как правило, со провождается поступлением в горные выработки подземных и поверхно стных вод, а также инфильтрационных вод из рек и поверхностных водо емов. Наличие воды в разрабатываемых горных массивах и ее приток в горные выработки затрудняют условия работы людей и машин, а в ряде случаев существенно сказываются на физических свойствах горных пород, приводя к снижению устойчивости горных массивов, ухудшению качества добываемого полезного ископаемого. Поэтому производство горных работ открытым и подземным способами в большинстве случаев требует прове дения комплекса мероприятий по полному или частичному осушению раз рабатываемых горных массивов, исключению или уменьшению водопри тока в горные выработки, а также сбору и отводу поступающей в выработ ки воды.

Указанный комплекс мероприятий на строящемся или действующем горном предприятии выполняется специальной системой осушения (дре нажной системой), включающей в себя сеть специальных дренажных вы работок и технических средств по сбору и отводу подземных и поверхно стных вод.

Необходимым составным элементом дренажной системы является водоотливная установка – комплекс энергомеханического оборудования, служащий для откачки подземных и поверхностных вод из дренажных горных выработок шахт и карьеров.

По характеру взаимодействия с откачиваемой жидкостью в составе любой водоотливной установки выделяют два главных элемента: силовой насосный, или вакуум-насосный агрегат, служащий для преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости, и трубопровод ную (внешнюю) сеть – систему каналов, по которым жидкость перемеща ется от водосборных сооружений к водоотводным. Поступая в насос, жид кость получает необходимый запас энергии, который расходуется при ее перемещении в каналах внешней сети.

В состав водоотливной установки, обеспечивая необходимую надеж ность и эффективность работы основного оборудования, входят также сле дующие элементы: пускорегулирующая и предохранительная арматура (задвижки, вентили, переключатели потоков, обратные и предохранитель ные клапаны, воздуховыпускные устройства – вантузы, компенсаторы температурных изменений длины трубопроводов, гасители и компенсато ры гидравлических ударов);

контрольно-измерительная аппаратура (ма нометры, вакуумметры, расходомеры, индикаторы движения жидкости, уровнемеры, реле заливки насосов и пр.);

системы ручного и автоматиче ского управления приводом насоса с комплектом электроизмерительной аппаратуры.

По назначению водоотливные установки подразделяют на главные (центральные), вспомогательные (участковые) и временные (проходче ские). К главным относятся установки, предназначенные для перехвата и откачки всего или большей части ожидаемого притока воды в горные вы работки. При большой протяженности шахтных и карьерных полей может использоваться несколько главных водоотливных установок. Однако из вестны также примеры эффективного использования одной главной уста новки для откачки воды из дренажных систем группы близлежащих шахт.

Вспомогательные установки служат для местного водопонижения в от дельных забоях и для откачки воды с участков, расположенных ниже водо сборника главной водоотливной установки. Временные установки исполь зуются в период проходки капитальных горных выработок строящегося предприятия или в период чрезвычайных ситуаций по водопритоку.

По расположению основного оборудования относительно осушаемо го массива водоотливные установки подразделяют на зумпфовые, основ ное оборудование которых располагается вне осушаемого массива у водо сборника относительно большой емкости, скважинные и иглофилътро вые. На скважинных установках силовое насосное оборудование располо жено непосредственно в осушаемом массиве, в котором пройдена скважи на соответствующих размеров. На иглофильтровых установках основная часть силового оборудования расположена вне осушаемого массива, а в скважину помещена только водозаборная его часть.

Водоотливные установки подразделяют также на стационарные, полустационарные и передвижные. К последним относят вспомогатель ные установки, перемещаемые по мере продвижения забоев. Полустацио нарные установки изменяют свое местоположение периодически через от носительно большие интервалы времени, по мере продвижения фронта горных работ и по глубине разрабатываемого массива.

Общее устройство водоотливных установок Зумпфовые водоотливные установки имеют наибольшее распростра нение на горных предприятиях. Отличительным признаком таких устано вок является наличие зумпфа-водосборника относительно больших разме ров, который аккумулирует воду, поступающую в него из горных вырабо ток самотеком по дренажным каналам.

По местоположению водосборника относительно дневной поверхно сти зумпфовые водоотливные установки подразделяются на открытые и подземные, или шахтные. Первые применяются только для водоотлива на карьерах, а вторые – на шахтах и подземных рудниках, а также на карьерах при подземном способе осушения карьерных полей.

Водосборники шахтных водоотливных установок представляют со бой систему горных выработок, разделенную на две-три части (секции).

Секции отделены от приемного колодца бетонными перемычками, обору дованными перепускными клапанами. Это позволяет попеременно отклю чать секции водосборника и производить их чистку. Водосборник откры той водоотливной установки обычно представляет собой котлован удли ненной пирамидальной формы.

Выполняя функции приемных резервуаров и отстойников для освет ления воды, водосборники одновременно являются и регулирующими ем костями, компенсирующими разницу между притоком воды из горного массива и расходом откачивающих ее насосов.

Возможны четыре варианта расположения насосов относительно во досборника и уровня воды в нем (рис. 3.1). Наиболее часто насосы распо лагают около водосборника выше уровня воды (рис. 3.1, а). Насос 4 соеди нен с водосборником 1 посредством всасывающего трубопровода 3 и за борного наконечника 2, снабженного предохранительной сеткой, которая предотвращает попадание в насос крупных механических включений. При работе водоотливной установки вода перемещается по нагнетательному трубопроводу (ставу) 5 к водоотводному устройству 7 на поверхности, в которое она свободно изливается через сбросной наконечник 6.

Размещение насосов на высоте 4 – 5 м над уровнем воды в водосбор нике и 1 – 1,5 м над почвой прилегающих к насосной камере горных выра боток в определенной степени предохраняет насосную станцию от аварий ного затопления и не требует специальной гидроизоляции ее помещения.

Однако для откачки воды с относительно большой глубины необходимы насосы с повышенной всасывающей способностью. У центробежных насо сов, наиболее часто используемых на водоотливных установках, с увели чением номинальной производительности, как правило, уменьшается вса сывающая способность. Кроме того, при таком расположении насосов не обходима их предварительная заливка перед очередным пуском.

Откачка воды из затопленных шахт и открытых котлованов часто про изводится насосными станциями, располагаемыми на плаву на специальных понтонах. По мере откачки воды и понижения ее уровня опускается и плаву чая насосная станция. В таких случаях насосы соединяют с магистральным участком трубопровода посредством гибких или шарнирно - поворотных труб.

Условия всасывания воды насосами значительно улучшаются при их расположении у водосборника ниже уровня воды в нем (рис. 3.1, б). Водо отливные установки с таким расположением насосов часто называют ус тановками с заглубленными насосными станциями. Помещение насосной станции в этом случае имеет специальную гидроизоляцию от водосборни ка и близлежащих горных выработок.

Разновидностью предыдущего варианта является расположение на соса под водой – погружение (рис. 3.1, в). При этом варианте используют ся специальные насосы с вертикальной ориентацией приводного вала.

Крупные модели указанных насосов изготовляют с удлиненным привод ным валом, обеспечивающим передачу насосу 4 крутящего момента от двигателя 8, смонтированного над водосборником 1.

Рис. 3.1. Расположение насосов относительно водосборника:

а) выше уровня воды;

б) ниже уровня воды;

в) погружной насос;

г) на специальных подвесках Малые модели насосов, используемые на вспомогательных установ ках, имеют погружной электродвигатель, размещаемый вместе с насосом под водой в зумпфе на нагнетательном ставе или на специальных подвес ках (рис. 3.1, г).

Недостатком насосов погружного типа с удлиненным приводным ва лом является сложность их ремонтного обслуживания в стесненных усло виях, в связи с чем в последнее время на водоотливных установках под земного типа от такого расположения насосов отказываются.

Глава 4. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВОДООТЛИВНЫХ УСТАНОВОК ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Целью проектирования водоотливных установок является выбор со временных технических средств водоотлива с учётом максимальной эко номичности откачки воды на поверхность.

В задачи проектирования входят выбор схемы водоотлива, насоса (тип, основные параметры, число), подбор диаметров всасывающего и на гревательного трубопроводов, графическое определение режима работы водоотливной установки, определение мощности на валу насоса, выбор электродвигателя, определение расхода электроэнергии.

Для расчёта водоотливных установок необходимы следующие ис ходные данные:

притоки воды: нормальный Q Hp и максимальный QHp max, м3/ч;

геометрический напор насосной установки, т.е. полная высота водо подъема по вертикали H Г, м;

физико-химическая характеристика откачиваемой воды.

Исходя из условий принятых схем вскрытия и околоствольного дво ра, намечается место расположения насосной камеры и водосборников, определяется место слива воды на поверхности. Это позволяет проектиро вать гидравлические схемы, устанавливать геометрические высоты всасы вания и нагнетания, длины подводящего и напорного трубопроводов, оп ределять количество и перечень трубопроводной арматуры.

4.1. Выбор технологической схемы стационарного водоотлива При ведении горных работ на одном горизонте откачка воды на дневную поверхность может осуществляться центральной водоотливной установкой – общей для нескольких, рядом расположенных шахт (рудни ков) при условии обеспечения стока воды в главный водосборник одной из них;

главной водоотливной установкой (рис. 4.1, а), при этом вода из всех горных выработок собирается в главный водосборник шахты (рудника), а из него откачивается на поверхность;

главной и участковыми водоотлив ными установками, когда на шахтах (рудниках) малой глубины залегания месторождения воду из отдельных участков, удалённых от околоствольно го двора, нельзя самотёком собрать в главный водосборник;

главной и пе рекачными водоотливными установками, перекачивающими воду из отда лённых участков в главный водосборник.


В глубоких шахтах (рудниках), когда напор одного насоса при мак симальном числе рабочих колёс недостаточен для откачки воды на днев ную поверхность, применяют последовательную работу насосов, установ ленных в одной насосной камере (рис.4.1, б) или ступенчатую схему водо отлива (рис. 4.1, в, г), в последнем случае (рис. 4.1, в) водоотливные уста новки, расположенные на разных горизонтах, имеют отдельные водосбор ники. Насосы, установленные в нижнем горизонте, перекачивают воду в верхний промежуточный водосборник. В случае применения схемы, изо бражённой на рис. 4.1, г, насосы работают без промежуточного водо сборника. Сравнивая последние две схемы, следует отдать предпочтение схеме с промежуточным водосборником, при которой работа насосов бо лее надёжна, безопасна и происходит при меньших давлениях воды.

При разработке двух горизонтов с притоками воды на каждом из них наибольшее распространение получили три схемы:

с расположением на каждом горизонте главной водоотливной уста новки, откачивающей воду на дневную поверхность (рис. 4.2, а);

с перекачкой воды вспомогательной установкой с нижнего горизонта на верхний, и последующей откачкой её с верхнего горизонта на дневную поверхность главной водоотливной установкой (рис. 4.2, б);

c припуском воды с верхнего горизонта на нижний и откачкой всей во ды на дневную поверхность главной водоотливной установкой (рис. 4.2, в).

Каждая из приведённых схем имеет свои достоинства и недостатки, которые должны приниматься во внимание при окончательном выборе схемы на основе технико-экономических расчётов по приведённым годо вым затратам. В зависимости от конкретных горно-геологических условий данного горного предприятия для сравнения обычно принимают 2 – 3 ва рианта. Если окажется, что варианты будут равноценными (т.е. их стоимо сти отличаются не более чем на 5%), то при окончательном выборе схемы водоотлива учитываются технические параметры – надёжность, безопас ность, удобство обслуживания, минимальный объём горно-проходческих работ, работ по креплению насосных камер, водосборников и других вы работок.

4.2. Выбор числа насосных агрегатов в насосной камере Для шахт и рудников с нормальным притоком воды менее 50 м3/ч в насосной камере устанавливаются два насосных агрегата: рабочий и ре зервный, а с притоком воды более 50 м3/ч – не менее трёх насосных агрега тов: рабочий, резервный, ремонтный. При притоках воды, превышающих подачу одного агрегата, применяется совместная параллельная работа на сосов. При числе насосов более трёх – количество резервных насосов должно равняться количеству рабочих, а количество насосов в ремонте – не менее 25% от общего их количества.

а б в г Рис. 4.1. Основные схемы водоотлива при разработке одного горизонта:

а – неглубокие шахты;

б, в, г – глубокие шахты Рис. 4.2. Основные схемы водоотлива при разработке двух горизонтов:

а – с раздельными водоотливными установками;

б – с перекачкой воды с нижнего горизонта на верхний;

в – с перепуском воды с верхнего горизонта на нижний 4.3. Выбор типа насоса Минимальная подача насоса для угольных шахт Q min = 24 Q пр / 16 ;

(4.1) для рудных шахт Q min = 24 Qпр / 20. (4.2) Ориентировочный напор насоса Н ор = Н Г / тр, (4.3) где = 0,9…0,95 – кпд трубопровода.

mp Для выбора типа насоса необходимо на сводный график рабочих зон характеристик насосов (рис. 4.3) нанести точку с координатами: Q min, Н ор. Если точка попадает в рабочую зону нескольких насосов, то выбор окончательного варианта будет зависеть от результатов их технико экономического сравнения. Технические характеристики секционных цен тробежных насосов приведены в табл. 4.5, 4.6, 4.7 и на графиках (рис. 4.4 – 4.9). В случае, если требуемый напор не может быть обеспечен насосом данной подачи, необходимо рассмотреть следующие варианты:

а) применение насоса с большой подачей и напором;

б) применение ступенчатого водоотлива с последовательным вклю чением насосов, расположенных в разных горизонтах;

в) применение ступенчатого отлива с водосборником на промежу точном горизонте.

Если необходимая подача превышает максимальную для насоса, ко торый подходит по напору, следует применить параллельную работу насо сов на один трубопровод. Окончательный вариант определяется технико экономическим сравнением.

После того как выбран насос, необходимо обратиться к его напорной характеристике и определить напор на одно колесо H к в оптимальном ре жиме (при максимальном кпд), напор на одно колесо при закрытой за движке H ко и номинальную подачу Qн.

Число рабочих колёс насоса определяется по формуле = H ор / H к (4.4) и округляется до ближайшего целого числа.

Напор насоса при закрытой задвижке может быть подсчитан по формуле H о = H ко. (4.5) Выбранный насос проверяется на устойчивость Н г 0,95 Н о. (4.6) Если это условие не соблюдается, надо увеличить число рабочих колёс.

4.4. Расчет и выбор трубопровода При расчёте трубопроводов водоотливных установок необходимо определить материал, диаметры всасывающего трубопровода, толщину стенки труб, потери напора на преодоление гидравлических сопротивле ний, а также обосновать выбор и расположение трубных коллекторов в на сосной камере. От правильного решения этих вопросов зависят экономич ность, надёжность и удобство эксплуатации водоотливных установок.

Диаметры трубопровода Оптимальный диаметр трубопровода зависит от конкретных гидро геологических и горно-технических условий, режима работы трубо провода, стоимости электроэнергии и ряда других показателей. Впервые вопрос определения оптимального диаметра трубопровода был рассмотрен академиком М.М. Фёдоровым.

Оптимальный диаметр напорного трубопровода можно определить по следующей формуле 0,1246(1 + К )Q эQн d н = 100 6, э пр опт, (4.7) nK тр уст где э – стоимость 1 кВт.ч электроэнергии, p.;

К э – коэффициент эквива лентной длины трубопровода ( К э = 0,1);

n – число трубопроводов, вклю чая резервный. При одном рабочем трубопроводе и одном резервном n = 2.

Если принята схема с тремя трубопроводами (двумя рабочими и одним ре зервным), то n = 1,5, а подачу и приток надо брать в два раза меньше. В любом случае на каждый рабочий трубопровод надо прибавлять долю ре зервного, а подачу и приток уменьшать пропорционально числу рабочих трубопроводов.

К тр – коэффициент трубопровода, зависящий от рабочего давления воды в напорном трубопроводе ( Р р ) и марки стали, из которой он изго товлен (табл. 4.1).

Таблица 4. Значения коэффициента трубопроводов Рабочее давление, Р Р, К тр для трубопровода из стали МПа Ст. 3 Ст. 4 Ст. 5 Ст. 4 99 - - 6,4 149 137 129 10 211 206 185 16 285 272 246 уст – к.п.д. водоотливной установки находим по формуле уст = н д с, (4.8) где н, д, с – к.п.д. соответственно насоса, электродвигателя и элек трической сети.

Рабочее давление воды для начального нижнего сечения напорного трубопровода может быть определено по формуле Р р = 1, 25 10 gH ор, (4.9) где - плотность шахтной воды, кг/м3, можно принимать = 1020 кг/м3.

Полученное по формуле (4.7) значение диаметра напорного трубо провода округляется до ближайшего значения по ГОСТ 8732-78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные (табл. 4.2).

Диаметр всасывающего трубопровода ( d ВС ) выбирается с учётом то го, чтобы скорость воды в нём не превышала 1 м/с. Обычно его принимают на 25…50 мм больше напорного. При этом диаметр всасывающего трубо провода не должен быть меньше диаметра подводящего патрубка насоса.

Если гидравлическая схема водоотлива содержит подкачивающий насос, то всасывающий и напорный трубопроводы могут быть одинакового диаметра.

Учитывая уменьшение внутреннего диаметра труб в процессе работы (вследствие их заливания), реальный диаметр труб (так называемый диа метр условного прохода dУ ) будет всегда меньше фактического ( d Ф ) на 5…10 мм, т.е. dУ = dФ (5 10).

Толщина стенок стальных водоотливных труб Расчёт водоотливных труб производится с учетом условия, что их стенки испытывают по нормали к своей поверхности давление жидкости, находящейся в трубе в равновесии или движущейся в ней равномерно.

Толщина стенок труб, прокладываемых в вертикальных стволах, мо жет быть определена по следующей формуле:

[ ], 100 О + (К. Н + К. В )t = (4.10) 100 K Д где О – минимально необходимая толщина стенки трубы;

О = 15,32 H op d / В, (4.11) где В – временное сопротивление разрыву материала, из которого изго товлены трубы, МПа.

Для водоотливных трубопроводов используют стальные бесшовные горячедеформированные трубы по ГОСТ 8732-78 (табл. 4.2) из стали ма рок Ст 2 сп, Ст 4 сп, Ст 5 сп, Ст 6 сп. Эти трубы имеют наружный диаметр 25…820 мм при толщине стенок 2,5…75 мм.

Временное сопротивление разрыву указанных марок стали Ст 2 сп Ст 4 сп Ст 5 сп Ст 6 сп Марки стали В, МПа, не менее 350 420 500 К.Н - скорость коррозионного износа наружной поверхности труб, мм/год (приведении взрывных работ К.Н = 0,25;

при их отсутствии К.Н = 0,15);

К.В - скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб, мм/год;

определяется химическим составом откачиваемой воды.

Химический состав воды Транспортиру- Нейтральная Кислотная при pH емая вода Водопроводная или щелочная 6…7 5… К.В, мм/год 0,05 0,1 0,2 0, t - срок службы трубопровода, лет;

K д - коэффициент, учитываю щий минусовой допуск толщины стенки трубы, %;

в расчётах можно при нимать K д = 10…15 %.

Вследствие снижения давления по высоте можно применять трубы с уменьшающейся к поверхности толщиной стенки. При глубине верти кального ствола до 700 м обычно принимают трубы с одинаковой толщи ной стенки, определённой для их нижнего сечения. При больших глуби нах ствола рационально разбивать трубопровод на секции – первая (верх няя) секция должна иметь длину 700 м с постоянной толщиной стенки, вторая (нижняя) – увеличенную толщину стенки, соответствующую дав лению в ней.


Таблица 4. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные (ГОСТ 8732-78) На Внутренний диаметр (мм) при толщине стенки, мм руж ный диа 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 16 17 метр, мм 95 87 85 83 81 79 77 75 73 71 67 63 61 102 94 92 90 88 86 84 82 80 78 74 70 68 108 100 98 96 94 92 90 88 86 84 80 76 74 114 106 104 102 100 98 96 94 92 90 86 82 80 121 113 111 109 107 105 103 101 99 97 93 89 87 127 119 117 115 113 111 109 107 105 103 99 95 93 133 125 123 121 119 117 115 113 111 109 105 101 99 140 - 130 128 126 124 122 120 118 116 112 108 106 146 - 136 134 132 130 128 126 124 122 118 114 112 152 - 142 140 138 136 134 132 130 128 124 120 118 159 - 149 147 145 143 141 139 137 135 131 127 125 168 - 158 156 154 152 150 148 146 144 140 136 134 180 - 170 168 166 164 162 160 158 156 152 148 146 194 - 184 182 180 178 176 174 172 170 166 162 160 203 - - 191 189 187 185 183 181 179 175 171 169 219 - - 207 205 203 201 199 197 195 191 183 181 245 - - - 231 229 227 225 223 221 217 213 211 273 - - - 259 257 255 253 251 249 245 241 239 299 - - - - 283 281 279 277 275 271 267 265 325 - - - - 309 307 305 303 301 297 293 291 315 - - - - 335 333 331 329 327 323 319 317 377 - - - - - 359 357 355 353 349 345 343 402 - - - - - 384 382 380 378 374 370 368 426 - - - - - 408 406 404 402 398 394 392 450 - - - - - 432 430 428 426 422 418 416 Определение сопротивления трубопровода Для получения правильного результата (при расчёте сопротивления трубопровода) гидравлическую схему водоотливной установки необходи мо разбить на три участка, отличающихся по диаметру трубопровода и гидравлической арматуре: 1 - всасывающий трубопровод;

2 - участок на порного трубопровода, находящийся в насосной камере;

3 - остальная часть напорного трубопровода.

Для каждого участка следует определить сумму коэффициентов мест ных сопротивлений (табл. 4.3) и расчётную длину трубопровода р.

Таблица 4. Коэффициент местного сопротивления Диаметр условного Коэф. местного сопротивления, Арматура прохода, d у, м Задвижка клиновая 80…400 0, Обратный клапан 80…400 Приемный клапан с сеткой 100 7, 150 6, 200 5, 250 4, 300 3, Тройник равнопроходный 80…300 1, Колено сварное (900) 80…300 0, Диффузор 0, d1 / d 2 = 0,5…0, Конфузор 0, d1 / d 2 = 1,2…1, Общее сопротивление трубопровода Rc = Rc1 + Rc 2 + Rc 3. (4.12) Сопротивление трубопровода на каждом участке можно определить по удельным гидравлическим сопротивлениям, например для участка 1:

Rс1 = Aд l р1 + Aм, (4.13) где АД - удельное сопротивление по длине, r 2/м6;

А - удельное местное сопротивление, r 2/м5;

- сумма коэффициентов местных сопротивле ний фасонных частей, арматуры, задвижек и т.п. на данном участке.

Сопротивления трубопровода на других участках определяются ана логичным образом.

Значения удельных сопротивлений для наиболее распространенных диаметров условного прохода (d у ) приведены в табл. 4.4;

они могут быть вычислены по следующим формулам:

АД = ;

(4.14) 2 2 3600 gd A =, (4.15) 36002 2 gd где - коэффициент гидравлического трения;

для труб, бывших неко торое время в эксплуатации = 0,021 / d 0, (диаметр труб измеряется в метрах).

Таблица 4. Значения удельных сопротивлений А,r 2/м Aд,r 2/м d, мм 50 0,051586 1082,4 1020, 75 0,045677 122,72 201, 100 0,041900 26,714 63, 125 0,039187 8,4868 26, 150 0,037102 3,1150 12, 175 0,035425 1,3760 6, 200 0,034034 0,67807 3, 225 0,032852 0,36321 2, 250 0,031830 0,20780 1, 275 0,030933 0,12539 1, 300 0,030360 0,079066 0, 325 0,029421 0,051730 0, 350 0,028774 0,034930 0, 375 0,028184 0,024230 0, 400 0,026644 0,017211 0, 425 0,027146 0,012481 0, 450 0,026684 0,004220 0, 475 0,026255 0,006923 0, 500 0,025854 0,005275 0, * – величину умножить на 10- 6.

4.5. Определение рабочего режима водоотливной установки Определив сопротивление трубопровода, строим его характеристику согласно уравнению:

H т = H г + Rс Q.

(4.16) Подставляя различные значения расхода (от 0 до 120% его номи нального значения) в уравнение (4.16), находят соответствующие значения напора. Полученную кривую трубопроводной сети накладывают на напор ную характеристику насоса (рис. 4.4 – 4.10). Последняя обычно представ лена на одно рабочее колесо, поэтому для получения напорной характери стики всего насоса значение напора на графике необходимо умножить на количество рабочих колес. Точка пересечения напорных характеристик на соса и трубопровода определяет рабочий режим водоотливной установки с соответствующими ему координатами (Q, ).

4.6. Проверка рабочего режима на кавитацию Предварительно определяется действительная вакуумметрическая высота всасывания по следующей формуле:

[ ] в = вс + Aд1l р1 + Aм1 ( +1) Q, (4.17) где вс - геометрическая высота всасывания водоотливной установки, м (согласно типовой схеме ее можно принимать вс =3,5 м).

По характеристике насоса определяется его допустимая вакууммет рическая высота всасывания в рабочем режиме в. доп Если в кавитация при работе насоса в данном режиме доп ( Qр, р ) не возникает. В случае невыполнения этого условия, необходимо с целью исключения кавитации уменьшить геометрическую высоту всасы вания ( вс ) или увеличить диаметр всасывающего трубопровода ( d вс ). В некоторых случаях при малой в рекомендуется применять подкачи доп вающие насосы.

4.7. Определение необходимой мощности электродвигателя насоса Необходимая мощность для выбора приводного электродвигателя насоса определяется по формуле Q p p g N дв = 1,1, (4.18) 3600 где – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3;

– к.п.д. насоса в рабочем режиме (определяется графическим способом).

По каталогу выбирают асинхронные электродвигатели с коротко замкнутым ротором серий А или АО (мощность до 250 кВт), АЗП (мощ ность до 1250 кВт), ВА (мощность до 1600 кВт). Их технические характе ристики приведены в табл. 4.7.

4.8. Определение экономических показателей водоотливной установки Время работы насосов в сутки при откачке нормального и макси мального притоков.

max = 24 Qпр max / Qр.

н = 24 Qпр / Qр, (4.19) Годовой расход электроэнергии на водоотлив Q g (305 н + 60 max ), = 1,05 (4.20) 3600 1000 д с где д – к.п.д. электродвигателя, принимается по табл. 4.5;

с - к.п.д.

электрической сети, в расчетах можно принимать с = 0,95.

Расход электроэнергии на 1 м3 откаченной воды 1,05 g е=. (4.21) 3600 1000 с 4.9. Аппаратура автоматизации водоотливных установок Схемы управления водоотливными установками предусматривают местное и полуавтоматическое управление, при которых оператор осуще ствляет только пуск и остановку насосов с места их установки или дистан ционно;

автоматическое управление, при котором пуск и остановка насо сов производится автоматически в зависимости от уровня воды в водо сборнике.

Схемы автоматического управления водоотливных установок обес печивают автоматизацию следующих операций:

заливку насоса и всасывающего трубопровода водой и пуск двигате ля при достижении водой в водосборнике заданного уровня;

пуск резервного насоса при повышении уровня воды в водосборнике до аварийного;

остановку насоса при снижении уровня воды в водосборнике до за данного;

отключение неисправного и включение резервного насосов;

контроль подачи, нагрева подшипников и электродвигателей;

защиту от пуска не залитого насоса;

электрическую защиту.

Для автоматизации стационарных водоотливных установок приме няется следующая комплектная аппаратура управления:

АВО – для одиночного водоотлива;

АВ-5 и АВ-7 – для участкового водоотлива;

АВН-1м – для водоотлива с низковольтными двигателями (на 3 на соса);

УАВ – для главных водоотливных установок с низковольтными и высоковольтными электродвигателями с короткозамкнутым ротором в нормальном исполнении (до 16 насосов);

ВАВ – то же, но во взрывобезопасном исполнении для газовых шахт (до 9 насосов).

В автоматизированных насосных установках наиболее сложным яв ляется заливка водой насоса и всасывающего трубопровода. Перед пуском в гидравлических схемах автоматических установок используются насосы с постоянным заполнением водой;

с заполнением насоса и всасывающего трубопровода водой перед пуском, работающие под напором (отрицатель ная высота всасывания).

4.10. Эксплуатационные расчёты основного оборудования карьерных водоотливных установок Исходными данными для проектирования и эксплуатационного рас чёта оборудования зумпфовых водоотливных установок является величина нормального Qн и максимального Qmax суточных водопритоков в горные выработки, а также выкопировки из плана карьера, на котором указано ме стоположение водосборников и водоотводных сооружений.

Нормальный водоприток формируется водоносными горизонтами горного массива, вскрываемыми выработками карьера и определяется спе циальным расчётом по результатам гидрогеологической разведки место рождения. Максимальный водоприток образуют подземные и поверхност ные воды, дополнительно поступающие в карьер в период ливней и снего таяния. Объём последних определяется по величине площади водосбора карьера, максимальной интенсивности ливней и средней толщине снежно го покрова в периоды интенсивного снеготаяния.

По выкопировке из плана карьера строится профиль трассы тру бопроводов водоотливной установки и определяются общая протяжён ность и высота подъёма всасывающих и нагнетательных линий насос ной станции.

Если водопритоки и трасса трубопровода заданы, то эксплуатацион ный расчёт оборудования водоотливной установки производится в такой последовательности.

Расчётная производительность насосной станции определяется с учётом необходимости откачки суточных водопритоков за 16 ч в соответ ствии с требованиями ПБ:

по нормальному водопритоку Q p = QH / 16 ;

(4.22) по максимальному водопритоку Q pm = Qmax / 16, (4.23) где Qн и Qmax – соответственно нормальный и максимальный суточные водопритоки в водосборник, м3 /сут.

Диаметр трубопроводов нагнетательного става определяется по фор муле 4 Qр.т DH =, (4.24) 3600 э где Qp.т – расчётный расход одного става труб, м3/ч;

э – экономичная величина скорости воды в трубе, м/с.

Если расчётный расход насосной станции по максимальному прито ку Q pm выше такового по нормальному водопритоку Qp более чем в раза, то Qр.т = Q р и водоотливная установка оборудуется двумя ставами труб: рабочим и резервным. Оба става одновременно вводят в действие в периоды снеготаяния и ливневых вод. При Q pm 2Q p расчёт диаметра на гнетательного става производят по Qр.т = 0,5Q pm, а установку оборудуют тремя ставами труб. Три нагнетательных става рекомендуется использо вать во всех случаях, когда расчётный диаметр трубопровода более мм. При большой разнице между Q p и Q pm откачку максимального и нормального притоков производят по самостоятельным ставам с разными диаметрами труб. В этом случае насосы, предназначенные для откачки нормального притока, не имеют резервного става. В качестве резерва ис пользуются трубопроводы насосов, работающих в периоды максимального водопритока.

Выбор насосов производят по расчётным производительности и на пору насосной станции, используя поля Q-H, сводных графиков промыш ленных зон центробежных насосов (рис. 4.3). Во всех случаях необходимо стремиться к обеспечению откачки максимального и нормального водо притоков однотипными насосными агрегатами.

Если максимальный и нормальный водопритоки разнятся не более чем в 3 раза, то для их откачки используют однотипные насосы, производя выбор последних по расчётной подаче Qp. В соответствии с ПБ при при токе воды в выработке более 50 м3/ч водоотливные установки оборудуют не менее чем тремя насосными агрегатами.

При большей разнице между нормальным и максимальным притока ми их обеспечивают разнотипными насосами, предусматривая для каждой группы рабочих насосов 100%-ый резерв.

Расчет характеристики внешней сети выполняют по формулам:

H c = H г + RcQ2 ;

(4. 26) L Rc = (1 + + ) 2 4 (4.27) D g D после определения общей гидравлической схемы водоотливной установки с расстановкой необходимой трубопроводной арматуры. При этом уточ няют количество насосов, работающих одновременно на один трубопро водный став, а также схему соединения насосов (последовательная, парал лельная, смешанная).

Характеристику внешней сети рассчитывают по точкам в интервале подач от 0 до (1,5 – 1,6)· Qp.т с шагом, равным (0,2 – 0,25)· Qp.т. Результаты расчёта представляют в виде соответствующей таблицы, по которой стро ится график характеристики H c Q.

Рабочий режим водоотливной установки определяют графически по точке пересечения характеристики внешней сети с суммарной напорной характеристикой рабочих насосов.

В результате построения определяют ожидаемые расходы Qо, напор H о и кпд о насосов.

Мощность двигателя насоса рассчитывают по формуле HQ N= 0 0. (4.28) 1000 Годовой расход энергии (кВт·ч) на водоотлив определяют по формуле g ( Qн H O.H Z H + Qmax H om Z m ), E = 1,05 (4.29) O.H om 3600 10 дв с где – плотность воды, кг/м3;

Qн и Qmax – соответственно нормальный и максимальный суточные водопритоки в водосборник установки, м3/сут;

H о.н и о.н – ожидаемый напор (м) и к.п.д. насосов при откачке нормаль ного водопритока;

H om и om – то же, при откачке максимального прито ка;

Z н и Z m – количество дней в году сооответственно с нормальным и максимальным водопритоками;

дв и с – к.п.д. соответственно электро двигателя и электросети. Коэффициент 1,05 учитывает дополнительный расход энергии вспомогательным оборудованием насосной станции. Ос тальные числовые коэффициенты связаны с различием в размерности па раметров, входящих в формулу (4.29), и итога вычислений.

Таблица 4. Техническая характеристика секционных центробежных насосов Мощ- Допустимая ность вакуум. вы- Подача насоса Частота Пода- Напор, комплек- сота всасы- в пределах Типоразмер враще- К.П.Д.

ча, м. тующего вания при рабочей части насоса ния, насоса м3/ч вод.ст. электро- характеристики, t = + 20oC, об/мин м3/ч двигате м. вод. ст.

ля, кВт Насосы ЦНС 38 – 50- ЦНС38-50 38 50 1475 0,62 13 5,0 28- ЦНС 38-75 38 75 1475 0,62 22 5,0 28- ЦНС 38-100 38 100 1475 0,62 30 5,0 28- ЦНС 38-125 38 125 1475 0,62 30 5,0 28- ЦНС 38-150 38 159 1475 0,62 30 5,0 28- ЦНС 38-175 38 175 1475 0,62 40 5,0 28- ЦНС 38-200 38 200 1475 0,62 40 5,0 28- ЦНС 38-225 38 225 1475 0,62 55 5,0 28- ЦНС 38-250 38 250 1475 0,62 55 5,0 28- Насосы ЦНСК 60 – 40- ЦНСК 60-40 60 40 1475 0,60 13 5,0 48- ЦНСК 60-60 60 60 1475 0,60 22 5,0 48- ЦНСК 60-80 60 80 1475 0,60 30 5,0 48- ЦНСК 60-100 60 100 1475 0,60 30 5,0 48- Продолжение табл. 4. Мощ- Допустимая ность вакуум. вы- Подача насоса Частота Пода- Напор, комплек- сота всасы- в пределах Типоразмер враще- К.П.Д.

ча, м. тующего вания при рабочей части насоса ния, насоса м3/ч вод.ст. электро- характеристики, t = + 20oC, об/мин м3/ч двигате м. вод. ст.

ля, кВт ЦНСК 60-120 60 120 1475 0,60 40 5,0 48- ЦНСК 60-140 60 140 1475 0,60 55 5,0 48- ЦНСК 60-160 60 160 1475 0,60 55 5,0 48- ЦНСК 60-180 60 180 1475 0,60 55 5,0 48- ЦНСК 60-200 60 200 1475 0,60 75 5,0 48- Насосы ЦНС 60 – 66- ЦНС 60-66 60 66 2950 0,65 22 5,0 48- ЦНС 60-99 60 99 2950 0,65 30 5,0 48- ЦНС 60-132 60 132 2950 0,65 40 5,0 48- ЦНС 60-165 60 165 2950 0,65 55 5,0 48- ЦНС 60-198 60 198 2950 0,65 55 5,0 48- ЦНС 60-231 60 231 2950 0,65 75 5,0 48- ЦНС 60-264 60 264 2950 0,65 75 5,0 48- ЦНС 60-297 60 297 2950 0,65 75 5,0 48- ЦНС 60-330 60 330 2950 0,65 100 5,0 48- Насосы ЦНС 105 – 98 - ЦНС 105-98 105 98 2950 0,65 55 4,5 80- ЦНС 105-147 105 147 2950 0,68 75 4,5 80- ЦНС 105-196 105 196 2950 0,68 100 4,5 80- ЦНС 105-245 105 245 2950 0.68 125 4,5 80- ЦНС 105-294 105 294 2950 0,68 160 4,5 80- ЦНС 105-343 105 343 2950 0,68 160 4,5 80- ЦНС 105-392 105 392 2950 0,68 200 4,5 80- ЦНС 105-441 105 441 2950 0,68 250 4,5 80- ЦНС 105-490 105 490 2950 0,68 250 4,5 80- Насосы ЦНС 180 – 85 - 425 и ЦНСК 180 – 85 - ЦНС 180-85 180 85 1475 0,70 75 5,0 130- ЦНСК 180- ЦНС 180-128 180 128 1475 0,70 100 5,0 130- ЦНСК180- ЦНС 180-170 180 170 1475 0,70 132 5,0 130- ЦНСК180- Продолжение табл. 4. Мощ- Допустимая ность вакуум. вы- Подача насоса Частота Пода- Напор, комплек- сота всасы- в пределах Типоразмер враще- К.П.Д.

ча, м. тующего вания при рабочей части насоса ния, насоса м3/ч вод.ст. электро- характеристики, t = + 20oC, об/мин м3/ч двигате м. вод. ст.

ля, кВт ЦНС 180-212 180 212 1475 0,70 160 5,0 130- ЦНСК180- ЦНС 180-255 180 255 1475 0,70 200 5,0 30- ЦНСК180- ЦНС 180-297 180 297 1475 0,70 250 5,0 130- ЦНСК180- ЦНС 180-340 180 340 1475 0,70 250 5,0 130- ЦНСК180- ЦНС 180-383 180 383 1475 0,70 320 5,0 130- ЦНСК180- ЦНС 180-425 180 425 1475 0,70 320 5,0 130- ЦНСК180- Насосы ЦНС 180 – 476 - ЦНС 180-476 180 476 2950 0,72 380 4,0 130- ЦНС 180-544 180 544 2950 0,72 400 4,0 130- ЦНС 180-612 180 612 2950 0,72 500 4,0 130- ЦНС 180-680 180 680 2950 0,72 500 4,0 130- Насосы ЦНС 180 – 500 - ЦНС 180-500 180 500 2950 0,72 340 5,0 130- ЦНС 180-600 180 600 2970 0,72 408 5,0 130- ЦНС 180-700 180 700 2970 0,72 476 5,0 130- ЦНС 180-800 180 800 2970 0,72 545 5,0 130- ЦНС 180-900 180 900 2970 0,72 612 5,0 130- Насосы ЦНС 300 – 120 – 600 и ЦНСК 300 – 120 - ЦНС 300-120 300 120 1475 0,71 160 5,0 220- ЦНСК300-120 0, ЦНС 300-180 300 180 1475 0,71 250 5,0 220- ЦНСК300-180 0, ЦНС 300-240 300 240 1475 0,71 320 5,0 220- ЦНСК300-240 0, ЦНС 300-300 300 300 1475 0,71 400 5,0 220- ЦНСК300-300 0, Продолжение табл. 4. Мощ- Допустимая ность вакуум. вы- Подача насоса Частота Пода- Напор, комплек- сота всасы- в пределах Типоразмер враще- К.П.Д.

ча, м. тующего вания при рабочей части насоса ния, насоса м3/ч вод.ст. электро- характеристики, t = + 20oC, об/мин м3/ч двигате м. вод. ст.

ля, кВт ЦНС 300-360 300 360 1475 0,71 500 5,0 220- ЦНСК300-360 0, ЦНС 300-420 300 420 1475 0,71 500 5,0 220- ЦНСК300 420 0, ЦНС 300-480 300 480 1475 0,71 630 5,0 220- ЦНСК300-480 0, ЦНС 300-540 300 540 1475 0,71 800 5,0 220- ЦНСК300-540 0, ЦНС 300-600 300 600 1475 0,71 800 5,0 220- ЦНСК300-600 0, Насосы ЦНС 300 – 700- ЦНС 300-700 300 700 2950 0,74 735 -2,0 220- ЦНС 300-800 300 800 2950 0,74 840 -2,0 220- ЦНС 300-900 300 900 2950 0,74 949 -2,0 220- ЦНС 300-1000 300 1000 2950 0,74 1050 -2,0 220- Насосы ЦНС 300 – 780- ЦНС 300-780 300 780 2950 0,76 839 -2,0 220- ЦНС 300-910 300 910 2950 0,76 976 -2,0 220- ЦНС 300-1040 300 1040 2950 0,76 1119 -2,0 220- ЦНС 300-1170 300 1170 2950 0,76 1258 -2,0 220- ЦНС 300-1300 300 1300 2950 0,76 1395 -2,0 220- Насосы ЦНСК 500 – 160- ЦНСК500-160 500 160 1475 0,73 300 4,5 380- ЦНСК500-240 500 240 1475 0,73 450 4,5 380- ЦНСК500-320 500 320 1475 0,73 600 4,5 380- ЦНСК500-400 500 400 1475 0,73 750 4,5 380- ЦНСК500-480 500 480 1475 0,73 900 4,5 380- ЦНСК500-560 500 560 1475 0,73 1050 4,5 380- ЦНСК500-640 500 640 1475 0,73 1200 4,5 380- ЦНСК500-720 500 720 1475 0,73 1350 4,5 380- ЦНСК500-800 500 800 1475 0,73 1500 4,5 380- Окончание табл. 4. Мощ- Допустимая ность вакуум. вы- Подача насоса Частота Пода- Напор, комплек- сота всасы- в пределах Типоразмер враще- К.П.Д.

ча, м. тующего вания при рабочей части насоса ния, насоса м3/ч вод.ст. электро- характеристики, t = + 20oC, об/мин м3/ч двигате м. вод. ст.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.