Насосні, вентиляторні та пневматичні установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти України

НТУУ "КПІ"

Кафедра електромеханічного обладнання енергоємних виробництв

Тема: Насосні, вентиляторні та пневматичні установки

Виконала:

Грабовська О.А.

2014

Зміст

1. Розрахунок та вибір електромеханічного обладнання насосної установки

1.1 Вибір типу насосу

1.2 Вибір трубопроводу

1.3 Вибір електроприводу

1.4 Розрахунок об'єму водозбірника

1.5 Розрахунок розмірів насосної камери

1.6 Розрахунок ефективності спроектованої водовідливної установки за енерговитратами

1.7 Розрахунок геометричної висоти всмоктування

2. Розрахунок та вибір електромеханічного обладнання вентиляторної установки головного провітрювання

2.1 Вибір вентилятора

2.2 Вибір способу регулювання

2.3 Характеристика вентиляційної мережі

2.4 Робочий режим вентилятора

2.5 Резерв продуктивності вентилятора

2.6 Коефіцієнт корисної дії регулювання вентилятора

2.7 Вибір електропривода

2.8 Середньорічні та питомі витрати електроенергії на провітрювання

3. Розрахунок та вибір електромеханічного обладнання вентиляторної установки місцевого провітрювання

3.1 Вихідні дані

3.2 Характеристика вентиляційної мережі

3.3 Резерв продуктивності вентилятора

3.4 Коефіцієнт корисної дії регулювання вентилятора

3.5 Вибір електропривода

3.6 Середньорічні та питомі витрати електроенергії на місцеве провітрювання

4. Розрахунок та вибір електромеханічного обладнання пневматичної установки

4.1 Витрати стисненого повітря компресора

4.2 Тиск стисненого повітря

4.3 Робочий режим КС

4.4 Визначаємо режим роботи КУ

Список використаної літератури

1. Розрахунок та вибір електромеханічного обладнання насосної установки

Вимоги правил безпеки щодо влаштування головної водовідливної установки:

Камера головної водовідливної установки повинна бути розташована на відстані не більше 10м від ствола шахти.

Водовідливна установка повинна мати як мінімум три насосних агрегати: робочий, резервний, в ремонті.

Наявність як мінімум двох напірних трубопроводів.

Споживач електроенергії першої категорії повинен мати два незалежних джерела енергії.

Продуктивність насоса повинна забезпечувати відкачку добового водоприпливу максимум за 20 годин.

Пол насосної камери повинен бути вище головок рейок на 0,5м.

Стеля водозбірника повинна бути на 0,5м нижче головок рейок.

Об'єм водозбірника повинен поміщати чотирикратний добовий приплив.

Рисунок 1. Розміщення виробок водовідливної установки у вертикальному розрізі білястволового двору.

Рисунок 2. Розміщення виробок водовідливної установки у горизонтальному розрізі білястволового двору.

Рисунок 3. Схема трубопроводів головного водовідливу

1 - робочий магістральний трубопровід;

2 - резервний магістральний трубопровід;

3 - з'єднувальний патрубок;

4 - зворотній клапан;

5 - запірна засувка;

6 - підводячий трубопровід;

7 - розподільча засувка;

8 - труба для спуску води зі ставів у водозбірниках;

9 - засувка для спуску води зі ставів у водозбірниках.

1.1 Вибір типу насосу

Вихідні дані:

Визначаємо мінімальну необхідну подачу водовідливної установки (ВВУ) з умови видалення нормального добового водоприпливу за час роботи

Т_рс=20 год.:

Необхідний напір насосу:

де - геометрична(геодезична) висота підйому води - відстань по вертикалі від дзеркала води в водозбірнику до горизонту зливу води з трубопроводу, - ККД трубопроводу, орієнтовно приймаємо 0,9...0,95.

Виходячи з необхідних значень подачі і напору по даним промислового використання насосів і по їх технічним характеристикам вибираємо насос ЦНС 300-120-600.

Визначаємо необхідну кількість робочих коліс, які необхідні для створення необхідного напору:

де - напір, який створюється одним робочим колесом прийнятого насосу при подачі .

Значення можна визначити аналітично, використовуючи рівняння експлуатаційних характеристик насосу, вважаючи, що :

Перевіряємо вибраний насос на стійкість роботи по умові:

1.2 Вибір трубопроводу

Визначаємо довжину напірного трубопроводу:

де - кут нахилу ствола,

- довжина труб в насосній камері від найбільш віддаленого насоса до трубного ходка, - довжина труб в похилому ходку, - довжина труб на поверхні від ствола до місця зливу. Характеристика трубопровідної мережі має вигляд:

Визначаємо оптимальну швидкість води в трубопроводі:

Діаметр трубопроводу напірного ставу:

.

Діаметр підводячого трубопроводу приймається таким, щоб швидкість води в ньому складала

Приймаємо стандартні діаметри: .

Коефіцієнти гідравлічних опорів підводячого та напірного трубопроводів:

Витратні характеристики підводячого та напірного трубопроводів:

Еквівалентні довжини прямолінійних трубопроводів, що враховують місцеві опори у напірному та підводячому трубопроводах:

де - сума коефіцієнтів місцевих опорів для типової схеми водовідливного трубопроводу (рисунок 3).

Приймаємо довжину підводячого трубопроводу l_п=10 м.

Опір трубопроводу:

Рівняння витратної характеристики трубопроводу (зовнішньої мережі)

Аналітичний розрахунок роботи насосу на один трубопровід:

де

Аналітичний розрахунок роботи насосу на два паралельні трубопроводи:

де

З графічного зображення режиму роботи насосної установки та характеристики зовнішньої мережі визначаємо ККД насоса.

При режимі роботи на одному трубопроводі

=0,71

а при режимі роботи на два паралельні трубопроводи

=0,752 .

Визначаємо ККД трубопроводу для обох випадків

Визначаємо ККД водовідливної установки:

1.3 Вибір електроприводу

Привід вибирають з умови забезпечення необхідної потужності на паралельний трубопровід:

Вибираємо тип двигуна "А 114-2" з номінальною напругою 6кВ, потужністю 400 кВ, =0,953, 2950 об/хв.

1.4 Розрахунок об'єму водозбірника

Об'єм водозбірника вибирають згідно вимог Правил безпеки. Для головної водовідливної установки:



1.5 Розрахунок розмірів насосної камери

Розміри фундаменту:

;

Маса фундаменту повинна бути в 10 раз більше маси насоса:

Об'єм фундаменту:

де - густина бетону.

Розміри насосної камери:



1.6 Розрахунок ефективності спроектованої водовідливної установки за енерговитратами

Добова тривалість роботи водовідливної установки:

Річна витрата електроенергії на водовідлив:

Питомі витрати на підйом 1м³ води на висоту 1м:

1.7 Розрахунок геометричної висоти всмоктування

Для даного типу насосу , тобто виконується умова без кавітаційної роботи.

x	H=f(Q)	H'=f(Q)	H"=f(Q)
0	602,1	540	540
50	586,8	540,91	540,2275
100	495	543,64	540,91
150	326,7	548,19	542,0475
200	81,9	554,56	543,64

Характеристика робочого режиму насосної установки



2. Розрахунок та вибір електромеханічного обладнання вентиляторної установки головного провітрювання

Головне призначення вентиляторних установок - забезпечення безпечності та покращення умов праці.

Мета розрахунку вентиляторної установки:

- вибрати тип вентилятора; раціональний спосіб регулювання режиму роботи вентиляторної установки; приводний двигун вентилятора;

- визначити характеристики вентиляційної мережі та робочі режими вентилятора; річну витрату електроенергії й питомі витрати на провітрювання.

При проектуванні вентиляторних установок мають задовольнятися такі вимоги:

- у будь - який момент експлуатації вентилятор має забезпечувати подавання в гірничі виробки достатньої кількості повітря;

- робота вентилятора має бути економічною і стійкою, для чого в будь - який момент експлуатації робоча точка повинна перебувати в області промислового використання або в нормальній області вентилятора;

- вентиляторна установка має забезпечувати резерв продуктивності в розмірі 20 % у найважчий період провітрювання.

2.1 Вибір вентилятора

По початковим даним:

Q=60 м ³/с; P_min=1500 H/м²; Р_max=3000 H/м²;

вибираємо по графіку областей промислового використання вентилятор: ВОД - 21 - вентилятор осьовий двостороннього всмоктування.



2.2 Вибір способу регулювання

Оскільки вентилятор осьовий, здійснюємо регулювання зміною кута встановлення лопаток робочого колеса.

2.3 Характеристика вентиляційної мережі

Для побудови характеристик вентиляційної мережі слід визначити стан мережі для крайніх точок необхідного вентиляційного режиму (Q, P_min) і (Q, P_max):

при P_min

при P_max

Рівняння характеристик вентиляційної мережі при мінімальному та максимальному тисках мають вигляд:

P₁=0,416 P₂=0,8333Q²



Результати аналітичного розрахунку точок характеристик зведені у таблицю:

Показник	0,25Q	0.5Q	0.75Q	Q	1.25Q
Q,м3/хв	15	30	45	60	75
P1, Па	93,6	374,4	842,4	1497,6	2340
P2, Па	187,5	750	1687,5	3000	4687,5

Розраховуємо відповідні еквівалентні отвори :

2.4 Робочий режим вентилятора

Починаємо роботу в точці с (65;1750) при куті встановлення лопаток робочого колеса . Переміщуємось по лінії cd у кінцеву точку d. Забезпечується режим d (60;2250) і переключаємо на кут.

Таким чином, забезпечується фактичний режим роботи вентиляторної установки головного провітрювання.

2.5 Резерв продуктивності вентилятора

На початку експлуатації резерв продуктивності визначається режимом K (Q_k, P_k), а наприкінці експлуатації - режимом П (Q_п, P_п) при характеристиках мережі P₁ і Р₂ і при куті встановлення лопаток.

При характеристиці мережі 1(Р₁):

При характеристиці мережі 2(Р₂):

2.6 Коефіцієнт корисної дії регулювання вентилятора

ККД регулювання вентилятора визначається відношенням потужності, потрібної для забезпечення необхідного вентиляційного режиму, до фактичної потужності при даному способі регулювання:

на початку експлуатації:

наприкінці експлуатації

2.7 Вибір електропривода

Для крайніх точок фактичних вентиляційних режимів визначають необхідну потужність приводного двигуна:

на початку експлуатації (режим с)

наприкінці експлуатації необхідна потужність приводного електродвигуна (режим ):



Потужність двигуна :

де

К=1.1…1.15-коефіцієнт запасу потужності на випадок можливих перенавантажень.

Вибираємо двигун:

СД-13-42-8

Р=500 КВт

2.8 Середньорічні та питомі витрати електроенергії на провітрювання

Середньорічні витрати енергії:

де - середнє значення відповідно продуктивності та тиску вентилятора,

- середній ККД вентилятора,

- середній ККД регулювання вентилятора,

0,953 - ККД двигуна.

0,95 - ККД мережі.

=24год. - кількість годин роботи вентилятора на добу

=365дн. - кількість робочих днів протягом року.

Питомі витрати електроенергії:

А - річна продуктивність підприємства;

V - річна продуктивність вентилятора.

Робочий режим вентилятора ВОД-21



3. Розрахунок та вибір електромеханічного обладнання вентиляторної установки місцевого провітрювання

3.1 Вихідні дані

Вихідні дані: Q=110 м³/хв; L_min=450 м; L_max=756 м. Задаємось діаметром труби: d=600мм=0,6м. Аеродинамічний опір вентиляційного трубопроводу:

де для d=600 мм.

;

Продуктивність вентилятора:

,

де

q_max=0,775 - коефіцієнт доставки для вентиляційного трубопроводу

довжиною L_max=756 м;

q_min=0,82 для L_min=450 м.

Розмах зміни необхідного тиску вентилятора:

Вибираємо вентилятор типу 2ВМ-4.

3.2 Характеристика вентиляційної мережі

Рівняння характеристик вентиляційної мережі при мінімальному та максимальному тисках мають вигляд: , .

Показник	0	0,25Q	0,5Q	0,75Q	Q	1,25Q
Q, м3/с	0	0,59	1,19	1,77	2,37	2,96
P1, Н/м2	0	21,8	88,82	196,5	352,3	549,2
P2, Н/м2	0	39,3	136,7	354	634,7	990,06

Для даних характеристик мережі розраховують відповідні еквівалентні отвори:



3.3 Резерв продуктивності вентилятора

На початку експлуатації резерв продуктивності вентилятора визначається режимом , а наприкінці - режимом при характеристиках вентиляційної мережі 1, 2 .

При характеристиці мережі 1:

При характеристиці мережі 2:

3.4 Коефіцієнт корисної дії регулювання вентилятора

ККД регулювання вентилятора визначається відношенням потужності, потрібної для забезпечення необхідного вентиляційного режиму, до фактичної потужності при даному способі регулювання:

1) на початку експлуатації:

2) наприкінці експлуатації:



3.5 Вибір електропривода

Для крайніх фактичних вентиляційних режимів d і с визначають необхідну потужність приводного електродвигуна:

1) на початку експлуатації :

2) наприкінці експлуатації :

Потужність електродвигуна:

Даний вентилятор місцевого провітрювання виготовляється разом з електродвигуном

BPM132M2 потужністю 8 кВт.

3.6 Середньорічні та питомі витрати електроенергії на місцеве провітрювання

Середньорічні витрати електроенергії:

Питомі витрати електроенергії:

де V - річна продуктивність вентилятора:

Робочий режим вентиляторної мережі 2ВМ-4



4. Розрахунок та вибір електромеханічного обладнання пневматичної установки електромеханічний енерговитрата всмоктування компресор

№ спо живача	Тип споживача	Кількість в пункті	Ki	n		P, МПа	q, м3/с
		1	2	3	4
1.	Вугледобувний комбайн	1				1,0	1,2	1,0	0,35	0,51
4.	Породонавант. машина		1		1	0,3	1,15	0,5	0,5	0,35
5	Вентилятор місцевого провітрювання				1	1	1	1	0,4	0,2
6.	Гіровоз	3		1	1	0,4	1,2	0,5	0,35	0,51
7.	Бурильний молоток		1	3		0,35	1,15	1	0,5	0,12
8.	Маневрова лебідка		13	13		0,1	0,2	0,8	0,35	0,2
9.	Відбійний молоток		1		2	0,75	1,15	0,0	0,5	0,02
10.	Насос ділянкового водовідливу				1	0,3	1,15	1,0	0,4	0,05
11.	Кондиціонер			1		1,0	1,2	1,0	0,4	0,5

4.1 Витрати стисненого повітря компресора

де - коефіцієнт одночасності (=1); - коефіцієнт зносу; - номінальні витрати споживача; - число однотипних споживачів.

де - коефіцієнт витоків в розподільчій мережі пункту споживання

(); - сумарна довжина трубопроводів мережі.)

4.2 Тиск стисненого повітря

Розраховуємо тиск стисненого повітря, який повинна створювати пневматична установка(найбільший номінальний тиск стисненого повітря використовуваних споживачів - абсолютний тиск у кінцевому перерізі магістрального трубопроводу в пункті споживання):

де - максимальний номінальний абсолютний тиск стисненого повітря споживачів, що використовуються в ПУ, =0,6 Мпа; витрати тиску в розподільчій мережі пункту споживання (); L - відстань до споживача, який споживає найбільшу кількість пневматичної енергії:



4.3 Робочий режим КС

По значенню продуктивності компресорної станції вибираємо тип компресора К-350-61-1, з такими параметрами: продуктивність , кінцевий тиск ; номінальна потужність ; параметри характеристик

4.4 Визначаємо режим роботи КУ

Режим роботи КС визначають спільним розв'язанням рівнянь витратних характеристик ПМ та КС. Витратну характеристику ПМ можна виразити рівнянням:

де - абсолютний тиск навколишнього середовища, =0,1 Мпа; - об'ємні витрати стисненого повітря на початковому перерізі пневмомережі (біля КС); В - параметр пневмомережі, що визначається за даними розрахунку

Де , - розрахунковий і витрати стисненого повітря на початковому перерізі пневмомережі.



	0	4
	0,1	0,54

Витратна характеристика компресора:

де С, Е - емпіричні коефіцієнти.

	0	4,9
	2,89	1,288



Список використаної літератури

1. Н.Г. Картавий, А.А. Топорков "Шахтные стационарные установки".

2. В.М. Попов "Водоотливные установки".

3. С.П. Шевчук "Учебное пособие "Повышение эффективности водоотливных установок "".

4. Методичні вказівки до курсового і дипломного проектування з розділу "Пневматичні установки".

5. И.П. Филь "Горношахтные стационарные установки ".

Размещено на Allbest.ru