Расчет шахтных водоотливных установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Расчёт шахтных водоотливных установок

Введение

Исходные данные:

- нормальный приток воды в шахту Q_н.п.=720м³/ч;

- максимальный приток воды Q_м.п.=820 м³/ч;

- глубина шахты Н_ш=340 м;

- число дней с максимальным притоком n_д.м.=40;

- плотность воды =1000кг/м³;

- срок службы водоотливной установки Т=10 лет;

- физико-химическая характеристика воды pH=7

1. Расчет и выбор насоса

Производительность одного насоса или рабочей группы насосов определяется в соответствии с правилами безопасности, насос должен откачивать максимальный суточный приток не более чем за 20 часов.

1.1 Требуемая расчетная подача насоса

Qр. = (1)

Qр. =.

1.2 Геометрическая высота подъема жидкости

Нг=м. (2)

Где:

Н_вс = 3 м. - ориентировочная геометрическая высота всасывания;

= 1 м. - превышение точки слива воды на поверхности над уровнем устья ствола;

Нг = 340 + 3 + 1 = 344 м.

1.3 Ориентировочный напор насоса

м. (3)

= 1, 1·344 = 378,4 м.

Выбор типоразмера насоса производим по графикам рабочих зон или их характеристикам.

Точка с коэффициентами (Q_р; ), нанесенная на график рабочих зон, указывает типоразмер насоса (рис. 1.)

Рисунок 1. - Характеристики насосов:

Принимаем насос ЦНС 850 со следующими характеристиками:

- оптимальная подача Qопт=850;

- оптимальный режим напора Hном=1500 м.;

- напор на одно рабочее колесо Hк=113 м.;

- напор рабочего колеса при нулевой подаче Hko=128 м.

Для окончательного определения типоразмера насоса необходимо определить число рабочих колес (ступеней) насоса.

1.4 Число рабочих колёс

Z= (4)

.

Тогда принимаем Zк=4 и выбираем насос ЦНС 850-320.

1.5 Напор насоса при нулевой подаче

м. (5)

м.

1.6 Проверка по условию устойчивости работы

(6)

Условие выполняется.

2. Расчет трубопровода

2.1 Длина всасывающего участка

Принимаем:

L1=13 м.

2.2 Длина нагнетающего трубопровода до поверхности

L2=25+35+Нш-7 м. (7)

L2=25+35+340-7=393 м.

2.3 Длина трубопровода до очистных сооружений

Принимаем:

L₃ = 3000 м.

2.4 Предварительный внутренний диаметр напорного трубопровода

(8)

(9)

2.5 Определение толщины стенки труб

Толщина стенки напорного трубопровода определяется из условия прочности по максимальному давлению воды, с учетом срока службы и интенсивности износа внутренней и наружной поверхности. При определении требуемой толщины стенки, принимаем срок службы трубопровода Т = 10 лет, материал труб - сталь 3.

(10)

Где:

D - наружный диаметр трубы;

- коэффициент учитывающий прочность трубы ();

- скорость коррозионного износа наружной поверхности труб и внутренней поверхности труб;

- коэффициент, учитывающий минусовой допуск толщины стенки =15;

= МПа (11)

P = 4,73 МПа;

D = (d_2p + 2·10) /1000 м. (12)

D = 0,39 м.

Принимаем для напорного трубопровода трубы 402 мм., с толщиной стенки 9 мм., по ГОСТ8732-78, для подводящего трубопровода принимаем трубы 426 мм., с толщиной стенки 9 мм., по ГОСТ8732-78.

Материал труб - сталь 3.

2.6 Внутренний диаметр трубопроводов

;

.

Скорость воды в трубопроводах:

(13)

Где:

- внутренний диаметр всасывающего и нагнетательного трубопроводов.

;

.

2.7 Коэффициент гидравлического трения

(14)

.

2.8 Суммарные потери напора в трубопроводе:

(15)

;

;

.

2.9 Характеристика сети

H = H+ RQІ м. (16)

Где:

R - постоянная сети (трубопровода), м³/ч.

R= (17)

=1,05+14,3+33,27=48,62 м.;

R = ;

Н_С1=344+0,0000673•0=344 м.;

Н_С2=344+0,0000673•200²=346,7 м.;

Н_С3=344+0,0000673•400²=354,76 м.;

Н_С4=344+0,0000673•600²=368,2 м.;

Н_С5=344+0,0000673•800²=387 м.;

Н_С6=344+0,0000673•1000²=411,3 м.;

Н_С7=344+0,0000673•1200²=441 м..

Результаты табулирования характеристики сети приведены в табл.

Таблица - Результат табулирования уравнения характеристик:

Q, мі/ч	0	200	400	600	800	1000	1200
H,м	344	346,7	354,76	368,2	387	411,3	441

Рисунок 2. - Характеристика сети ЦНС 850:

По графику определяем рабочий режим насоса:

Q = 975 м³/ч;

H = 410 м;

з = 0,68;

Нв = 2,5 м.

3. Мощность двигателя и расход электроэнергии

3.1 Расчётная мощность электродвигателя

(18)

.

3.2 Требуемая мощность электродвигателя

N_дв=N_р·1,1 кВт (19)

N_дв=1602·1,1=1762,2 кВт.

Принимаем электродвигатель 2А3МВ-1-1600/6000 со следующими параметрами:

- Мощность N = 2000 кВт;

- Количество оборотов n = 1500 об/мин.;

- КПД з = 0.96;

- cosц= 0.92.

3.3 Коэффициент запаса мощности двигателя

Кд = Nдв / Nр ? 1,1 (20)

Кд=2000/1602=1,25? 1,1.

Условие допустимо.

3.4 Число часов работы в сутки при нормальном и максимальном притоке

?20 ч (21)

;

.

3.4 Годовой расход электроэнергии

(22)

Где:

_н - КПД насоса;

_дв - КПД двигателя;

_с - КПД электрической сети, _с=0,95;

n_дн и n_дм - число дней в году соответственно с нормальным и максимальным притоком.

.

3.5 Установочная мощность двигателя

(23)

.

3.6 Удельный расход электроэнергии

(24)

Где:

А_г - годовой приток воды.

(25)

.

4. Проверка

4.1 Полезный расход электроэнергии на 1 м³ воды

(26)

.

4.2 КПД водоотливной установки

(27)

насос трубопровод электродвигатель

(28)

= H_г / H = 344 / 410 = 0,84

.

Условие выполняется.

Размещено на Allbest.ru