Расчет водоотливной установки
РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ ШАХТЫ
Исходные данные для расчета:
1. Нормальный суточный приток воды в шахту ― Q н = 5600 м3 /сут.
2. Максимальный суточный водоприток ― Q max = 14800 м3 /сут.
3. Глубина шахтного ствола ― Н ш = 480 м.
4. Длина трубопровода на поверхности ― L 1 = 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 Т н = 20 ч/сут ― нормативное число часов для откачки суточных водопритоков согласно Правилам Безопасности (ПБ).
1.2. Экономически целесообразная скорость движения воды по трубам нагнетательного става
где Q р ― расчетная производительность водоотливной установки по нормаль-ному суточному водопритоку, м3 /ч.
1.3. Расчетный диаметр нагнетательного трубопровода
1.4. Расчетный коэффициент линейных гидравлических сопротивлений трубопроводов
где D р ― расчетный диаметр трубопроводов, м.
1.5. Геодезическая высота подъема воды на поверхность
где Н вс = 4÷5 м ― ориентировочная высота всасывания насосов; h п = 0,5÷2 м ― высота переподъема воды над поверхностью шахты.
1.6. Расчетная протяженность трубопроводов
— 2 —
где L вс = 8÷12 м ― длина всасывающего трубопровода; L тх = 15÷20 м ― длина трубопровода в трубном ходке; L нк = 20÷30 м ― длина трубопровода в насосной камере водоотливной установки.
1.7. Расчетный напор насосной станции водоотлива
г
де ∑ξр = 25÷35 ― расчетная сумма коэффициентов местных гидравлических сопротивлений системы трубопроводов.
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ТРУБОПРОВОДОВ
2.1. Расчетное давление воды в нагнетательном трубном ставе
где ρ = 1020÷1030 кг/м3 ― плотность откачиваемой шахтной воды.
2.2. Минимальная по условиям прочности толщина стенки труб нагнетательного става
где D р ― расчетный диаметр труб, м; σв ― 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 σв = 412 МПа.
2.3. Расчетная толщина стенок труб
где 1,18 ― коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенок труб; δкн ― скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб, мм/год; t = 10÷15 лет ― расчетный срок службы труб.
В соответствии с данными, приведенными на стр. 162 [Л-1], для кислотных шахтных вод с водородным показателем рН = 6÷7 скорость коррозионного износа составляет δкн = 0,20 мм/год.
2.4. Выбор труб для нагнетательного става производим по расчетным внутреннему диаметру D р = 212 мм и толщине стенки δр =12,4 мм. Для нагнетательного става принимаем трубы с внутренним диаметром D н = 217 мм и толщиной стенки δ = 14 мм (табл. 2.1―[Л-1]):
— 3 —
2.5. Для всасывающего трубопровода (D вс = D н + 25 мм) принимаем трубы с внутренним диаметром D вс = 231 мм и минимальной толщиной стенки δ = 7 мм:
2.6. Количество трубопроводов нагнетательного става. Принимаем z тр = 2 (рабочий и резервный).
3. Выбор насосов и схемы их соединения
3.1. Выбор насосов производим по расчетным расходу Q р = 280 м3 /ч и напору Н р = 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 ― Q н = 300 м3 /ч; номинальный напор ― Н н = 120÷600 м; максимальный КПД ― 0,71; частота вращения ― п = 1475 об/мин; количество ступеней ― i ст = 2÷10.
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 /ч | 0 | 75 | 150 | 225 | 300 | 375 |
| Н 1 , м | 67 | 68 | 67,5 | 66 | 60 | 48,5 |
| η, % | 0 | 36 | 59 | 69 | 71 | 66 |
| Δh д , м | ― | ― | ― | 3,2 | <