Выбор насосов

Минимальная подача насоса: м³/ч.

где Т = 20 часов – время откачки макс. суточного притока по ПБ.

Ориентировочный напор насоса:

м

где a = 24 ° - угол наклона ствола шахты (из исходных данных);

Нг - геометрический напор насоса;

3 + 260 = 263 м

Нвс = 2¸ 3 м – высота всасывания насоса.

По Qmin и по Нор – по зонам промышленного использования [1, Приложение А, стр. 58 ] выбираем насос типа ЦНСК (при рН < 7).

Принимаем насос: ЦНСК 180-95…425

Оптимальная подача Qопт = 180 м³/ч.

Частота вращения вала насоса n = 1500 об/мин.

Напор на 1 колесо при Qопт: Нк = 42, 5 м.

Напор на 1 колесо при Q = 0: Нк0 = 47, 4 м.

Необходимое число рабочих колес:

Принимаем 8.

Проверка на устойчивость работы:

м - работа устойчивая

где Н0 - напор насоса при нулевой подаче,

8× 47, 7 = 379, 2 м.

3 ВЫБОР ТРУБ НАГНЕТАТЕЛЬНОГО И ВСАСЫВАЮЩЕГО ТРУБОПРОВОДОВ

Внутренний диаметр нагнетательного трубопровода:

м

где V =2, 4 м/с – оптимальная скорость воды в трубопроводе.

Расчетное давление воды:

1, 25× 1020× 9, 8× 327, 69 10^-6 = 4, 1МПа

где r - 1020 кг/м³ – плотность шахтной воды.

Минимальная толщина стенки трубы:

м

где – допустимое напряжение разрыву;

МПа

МПа - временное сопротивление разрыву для стали Ст 2пс.

Толщина стенки трубы с учетом коррозионного износа:

мм

где = 0, 25 мм/год – скорость коррозионного износа наружной поверхности трубы (для шахт I, II и III категорий);

0, 4 мм/год - скорость коррозионного износа внутренней поверхности трубы (при рН = 5¸ 6);

t = 10¸ 15 лет – срок службы трубопровода;

К_Д = 10¸ 15 % - коэффициент, учитывающий минусовый допуск при изготовлении трубы.

Принимаем 11 мм.

Расчетный наружный диаметр труб нагнетательного трубопровода:

dн = d+ 2 d =162, 91 + 2× 11 = 184, 91 мм

По ГОСТу 8732-78 принимаем стальные бесшовные горячекатаные трубы (Из приложения Г, стр. 83).

Наружный диаметр dн(ст) = 194 мм

= 11 мм

Внутренний диаметр d = dн(ст) - 2 = 194 - 2× 11 = 172 мм.

Расчетный наружный диаметр всасывающего трубопровода:

dвс.н = dн(ст) +(25…50) = 194 + (25…50) = (219…244) мм

По ГОСТу выбираем стандартные трубы:

dвс.н.(ст) = 219 мм

= 11 м

dвс = dвс.н.(ст) - 2 = 219 - 2× 11 = 197 мм

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО РЕЖИМА НАСОСА

Скорость воды в нагнетательном и всасывающем трубопроводах:

Vн = м/с

Vвс = м/с

Коэффициенты гидравлического сопротивления труб:

Потери напора во всасывающем трубопроводе:

м

- сумма коэффициентов местных сопротивлений трубопровода (рис. 3);

- коэффициент сопротивления колена;

5, 2 - коэффициент сопротивления приемной сетки с клапаном при d=200 мм);

3× 0, 6 + 5, 2 = 7;

lвс = 10 м – длина всасывающего трубопровода.

Рисунок 2 – Схема сопротивлений всасывающего трубопровода

Потери напора в нагнетательном трубопроводе:

м

где lн – длина нагнетательного трубопровода;

м

- сумма коэффициентов местных сопротивлений нагнетательного трубопровода;

- коэффициент сопротивления задвижки;

- коэффициент сопротивления обратного клапана;

- коэффициент сопротивления тройника;

- коэффициент сопротивления колена;

Суммарные потери напора в трубопроводе:

1, 2 + 44, 84 = 46, 04 м

Уравнение напорной характеристики трубопровода:

где – гидравлическое сопротивление трубопровода.

ч²/м⁵

Таблица 1 Данные для построения характеристики сети

На индивидуальную характеристику насоса [1] наносим характеристику сети (рис. 3) и графическим путем определяем параметры рабочего режима.

Параметры рабочего режима

Qp = 193 м³/ч; Нр = 320 м;

hр = 67 %; Нвд = 4, 2 м.

Проверка Qp ³ Qmin: Qр = 193 м³/ч > Qmin = 167, 5 м³/ч

Рисунок 3 – Определение рабочего режима насоса

Проверка на отсутствие кавитации:

м,

где - допустимая вакуумметрическая высота всасывания (из построенного выше графика);

- действительная вакуумметрическая высота всасывания;

3 + 1, 2 = 4, 2 м.

5. Определение мощности двигателя, расхода

энергии на водоотливе

Мощность двигателя насоса:

кВт

По N и n принимаем электродвигатель [1, из приложения Д, стр. 8 ]:

1) Тип двигателя – ВАО 450S;

2) Мощность двигателя – 315 кВт;

3) Частота вращения - 1500;

4) КПД – 0, 95;

5) Напряжение – 660 В.

Коэффициент запаса мощности двигателя:

³ 1, 1.

Число часов работы насоса в сутки по откачке нормального и максимального притоков:

ч

ч

Так как tм £ 20 ч, то принимаем 3 насоса и 2 трубопровода.

Годовой расход электроэнергии:

где h_дв = 0, 95 – кпд двигателя;

где h_с = 0, 95 – кпд сети;

Годовой приток воды:

305× 2400 + 60× 3350 = 933000 м³

Удельный расход электроэнергии на 1 м³ воды:

кВтч/м³

Выбираем аппаратуру автоматизации водоотлива – ВАВ.