Курсовой проект Расчет водоотливной установки шахты - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект Расчет водоотливной установки шахты
скачать (424 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc424kb.08.07.2012 01:21скачать

n1.doc

РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ

УСТАНОВКИ ШАХТЫ

Исходные данные для расчета:

1. Нормальный суточный приток воды в шахту ― Qн = 5600 м3/сут.

2. Максимальный суточный водоприток ― Qmax = 14800 м3/сут.

3. Глубина шахтного ствола ― Нш = 480 м.

4. Длина трубопровода на поверхности ― L1 = 210 м.
1. РАСЧЕТ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ВЫБОРА

ОБОРУДОВАНИЯ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ
1.1. Расчетная производительность насосной станции главной водоотливной установки шахты:

а) по нормальному водопритоку ―

б) по максимальному водопритоку ―

где Тн = 20 ч/сут ― нормативное число часов для откачки суточных водопри-токов согласно Правилам Безопасности (ПБ).

1.2. Экономически целесообразная скорость движения воды по трубам на-гнетательного става



где Qр ― расчетная производительность водоотливной установки по нормаль-ному суточному водопритоку, м3/ч.

1.3. Расчетный диаметр нагнетательного трубопровода



1.4. Расчетный коэффициент линейных гидравлических сопротивлений тру-бопроводов



где Dр ― расчетный диаметр трубопроводов, м.

1.5. Геодезическая высота подъема воды на поверхность



где Нвс = 4ч5 м ― ориентировочная высота всасывания насосов; hп = 0,5ч2 м ― высота переподъема воды над поверхностью шахты.

1.6. Расчетная протяженность трубопроводов

— 2 —



где Lвс = 8ч12 м ― длина всасывающего трубопровода; Lтх = 15ч20 м ― длина трубопровода в трубном ходке; Lнк = 20ч30 м ― длина трубопровода в насосной камере водоотливной установки.

1.7. Расчетный напор насосной станции водоотлива

где ??р = 25ч35 ― расчетная сумма коэффициентов местных гидравлических сопротивлений системы трубопроводов.
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ТРУБОПРОВОДОВ
2.1. Расчетное давление воды в нагнетательном трубном ставе



где ? = 1020ч1030 кг/м3 ― плотность откачиваемой шахтной воды.

2.2. Минимальная по условиям прочности толщина стенки труб нагне-тательного става



где Dр ― расчетный диаметр труб, м; ?в ― временное сопротивление разрыву материала труб, МПа. В соответствии с данными табл. на стр. 162 [Л-1] принимаем для трубопроводов сталь марки Ст4сп с временным сопротивлением разрыву ?в = 412 МПа.

2.3. Расчетная толщина стенок труб



где 1,18 ― коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенок труб; ?кн ― скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб, мм/год; t = 10ч15 лет ― расчетный срок службы труб.

В соответствии с данными, приведенными на стр. 162 [Л-1], для кислотных шахтных вод с водородным показателем рН = 6ч7 скорость коррозионного износа составляет ?кн = 0,20 мм/год.

2.4. Выбор труб для нагнетательного става производим по расчетным внут-реннему диаметру Dр = 212 мм и толщине стенки ?р =12,4 мм. Для нагнета-тельного става принимаем трубы с внутренним диаметром Dн = 217 мм и толщи-ной стенки ? = 14 мм (табл. 2.1―[Л-1]):



— 3 —

2.5. Для всасывающего трубопровода (Dвс = Dн + 25 мм) принимаем трубы с внутренним диаметром Dвс = 231 мм и минимальной толщиной стенки ? = 7 мм:



2.6. Количество трубопроводов нагнетательного става. Принимаем zтр = 2 (рабочий и резервный).
3. ВЫБОР НАСОСОВ И СХЕМЫ ИХ СОЕДИНЕНИЯ
3.1. Выбор насосов производим по расчетным расходу Qр = 280 м3/ч и напору Нр = 521,7 м с ориентацией на многоступенчатые секционные насосы марки ЦНС. В соответствии с полями рабочих режимов, представленными на рис. 2.9 [Л-1], принимаем для водоотлива насос марки ЦНС 300-120…600 со следующей технической характеристикой: номинальная подача ― Qн = 300 м3/ч; номинальный напор ― Нн = 120ч600 м; максимальный КПД ― 0,71; частота вращения ― п = 1475 об/мин; количество ступеней ― iст = 2ч10.

3.2. Напорная характеристика ступени насоса марки ЦНС 300-120…600 приведена в табл. 1. (из табл. 2.4 ― [Л-1]).

Таблица 1


Q, м3

0

75

150

225

300

375

Н1, м

67

68

67,5

66

60

48,5

?, %

0

36

59

69

71

66

?hд, м







3,2

4,0

5,8


3.3. Расчетное число ступеней насоса —

где Н1 = 59 м ― напор ступени насоса при расходе, близком к расчетной произ-водительности водоотливной установки. Принимаем iст = 9.

3.4. Количество рабочих насосов и схема их соединения.

Принимаем zр = 1, так как расчетные напор и расход обеспечиваются одним насосом.

3.5. Количество насосов горячего резерва назначается из следующих усло-вий: насосы должны быть однотипными; объем резерва – не менее 100%; суммар-ная подача насосов рабочих и горячего резерва должна обеспечивать расчетную производительность водоотливной установки по максимальному суточному водо-притоку Qpm = 740 м3/ч. Принимаем zгр = 2.

3.6. Количество насосов холодного резерва выбирается из условия, что их суммарная производительность должна быть не менее 50% от суммарной произ-водительности рабочих насосов. Кроме того, насосы должны быть однотипными.

Принимаем z хр = 1.

— 4 —

3.7. Общее количество насосов на насосной станции водоотлива

zн = zр + zгр + zхр = 1+2+1 = 4.
4. КОММУТАЦИОННАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СХЕМА НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ВОДООТЛИВА
Насосы на водоотливной установке должны быть соединены с трубопро-водами таким образом, чтобы любой из них мог подключаться к любому трубо-проводу нагнетательного става. При диаметре труб нагнетательного става D ? 300 мм обычно используют типовую коммутационную схему с кольцевым трубопроводом у потолка насосной камеры и общим приемным зумпфом.
5. РАСЧЕТ НАПОРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВНЕШНЕЙ СЕТИ
5.1. Коэффициенты линейных гидравлических сопротивлений:

а) нагнетательного трубопровода ―



б) всасывающего трубопровода ―



где Dн = 0,217 м и Dвс = 0,231 м ― диаметры соответственно нагнетательного и всасывающего трубопроводов.

5.2. Протяженность трубопроводов: а) всасывающего ― Lвс = 10 м; б) нагнетательного — Lн = LрLвс = 743 – 10 = 733 м.

5.3. Суммы коэффициентов местных гидравлических сопротивлений прини-мают на основе следующих рекомендаций:

а) на всасывающем трубопроводе — ??вс = 3,7ч7,2;

б) на нагнетательном трубопроводе — ??н = 24ч32.

Принимаем ??вс = 5,15 и ??н = 28,9.

5.6. Обобщенный коэффициент сопротивления внешней сети



5.7. Расчет напорной характеристики внешней сети производим по формуле

— 5 —



где Q ― расход насоса, м3/ч.

Результаты расчета приведены в табл. 2.

Таблица 2


Q, м3

0

75

150

225

300

375

Нс, м

486

490,7

495,3

507,0

523,4

544,4

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И АНАЛИЗ РАБОЧЕГО РЕЖИМА

ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ

6.1. Сводная таблица для графического определения рабочего режима пред-ставлена ниже (см. табл. 3).

Таблица 3


Q, м3

0

75

150

225

300

375

Qнс, м3

0

75

150

225

300

375

Н1, м

67

68

67,5

66

60

48,5

Ннс, м

603

612

607,5

594

540

436,5

Нс, м

486

490,7

495,3

507,0

523,4

544,4

?, %

0

36

59

69

71

66

?hд, м







3,2

4,0

5,8

Нвд, м







6,51

5,71

3,91


Примечания к таблице:

1. Производительность насосной станции определяется следующим образом



где zпр ― количество рабочих насосов в параллельном соединении.

2. Напор насосной станции



где icт ― суммарное количество ступеней рабочих насосов.

3. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания насосов рассчиты-вается по формуле

— 6 —



где р0 ? 105 Па ― атмосферное давление; рп = 2337 Па ― давление насыщенных паров воды при температуре t =20°C [12].

6.2. Графическое определение рабочего режима водоотливной установки представлено на рис. 1. Рабочий режим водоотливной установки характери-зуется следующими параметрами:

1. Действительная подача насосной станции ― .

2. Действительный напор

3. КПД при действительном рабочем режиме ― ?д = 0,70.

4. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания при действительном рабочем режиме

6.3. Проверка рабочего режима:

6.3.1. Обеспечение расчетного расхода ―

Условие выполняется.

6.3.2. Обеспечение устойчивости рабочего режима —

где H0 ― напор насоса при нулевой подаче.

486 < 0,9∙603 = 542,7. Условие выполняется

6.3.3. Экономичность рабочего режима —

Условие выполняется.

6.3.4. Отсутствие кавитации при работе насосов ―



где vвс ― скорость воды во всасывающем трубопроводе при действительной подаче:





Условие не выполняется.

— 7 —


Рис. П-1.2. Графическое определение рабочего режима

водоотливной установки
7. ДОПУСТИМАЯ ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВСАСЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НАСОСОВ
7.1. Допустимая высота всасывания насосов


— 8 —

7.2. Обеспечение необходимой всасывающей способности насосов при ра-боте без кавитации. Так как Нвсд > 3,5 м, для обеспечения бескавитационной работы водоотливной установки не требуется дополнительных технических средств. Достаточно расположить насосные агрегаты таким образом, чтобы ось вращения находилась на высоте не более 4 м над уровнем воды в водосборнике.
8. ПРИВОД НАСОСОВ И ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ

ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ
8.1. Расчетная мощность электропривода насоса



8.2. В соответствии с табл. 2.10 [Л-1] в качестве привода насосов принимаем электродвигатели марки ВАО 630 М4 со следующими техническими характе-ристиками: номинальная мощность N = 800 кВт; синхронная частота вращения п = 1500 об/мин; напряжение питающего тока V = 6000 В; КПД двигателя ?д = 0,954; Cos ? = 0,9.

8.3. Расчетное число машино-часов работы насосов в сутки:

а) при откачке нормального притока —

б) при откачке максимального водопритока —

8.4. Годовое потребление электроэнергии насосным оборудованием водо-отливной установки



где Nм = 60 сут. ― количество дней в году с максимальным водопритоком; ?эс = 0,92 ч 0,96 ― КПД питающей электрической сети.

8.5. Удельный расход электроэнергии, отнесенный к единице объема отка-чиваемой воды,



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации