Курсовая работа: Водоотливная установка

Курсовая работа: Водоотливная установка

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Расчёт водоотливной установки

1.1 Определение нормального и максимального притоков

1.2 Требуемый ориентировочный напор насоса

1.3 Выбор типа насоса и их количества

1.4 Расчет потребного диаметра трубопровода и его выбор

1.5 Расчет характеристики сети

1.6 Определение суммарных потерь напора в трубопровод

1.7 Установление действительного напора насоса

1.8 Определение мощности электродвигателя и выбор его типа

1.9 Расчет расхода электрической энергии и установление КПД водоотливной установки

2. Специальная часть

3. Экология при водоотливе

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Разработка полезных ископаемых подземным и открытыми способами характеризуется значительными притоками подземных вод. Поэтому необходимо производить комплекс сложных работ по предупреждению их поступления в карьерные выработки. Доля затрат на осушительные мероприятия в общем комплексе горных работ достигает 10-15% капиталовложений. При осушении месторождений осушительные работы имеют цель заблаговременно снизить притоки и напоры вод, а так же осуществить их плавный перевод за границы карьерного поля. Для удаления воды из карьера оборудуются сложные водоотливные установки, бесперебойная работа которых обеспечивает безопасную отработку месторождений и создает необходимые условия труда. Доля притоков шахтных вод в карьер имеет большое значение при проектировании и эксплуатации водоотливных установок. Она определяет: тип насосных агрегатов, их производительность, режимы работы, расположение водоотливных установок по горизонтам карьера. Несоответствие между производительностью водоотливных установок и притоками вод, как правило, влечет за содой затопление рабочей зоны карьера. Причины подобных явлений в неправильном выборе оборудования водоотливной установки без учета ожидаемых притоков вод.

1. Расчёт водоотливной установки

1.1 Определение нормального и максимального притоков

Номинальная подача насоса при максимальном числе часов его работы в сутки:

                                                                              (1.1)

где - нормальный часовой приток, м3/ч;

- максимальное число часов работы насоса в сутки, в соответствии с

правилами безопасности, 20ч.

Для шахт геодезическая высота

                                                                 (1.2)

где Hк- глубина шахты, м;

- высота всасывания насоса, м. При положительной высоте всасывания ставится знак “+”, при отрицательной высоте – “-“ ,

 – превышение слива воды на поверхности относительно устья ствола, 1,5¸2 м;

1.2 Требуемый ориентировочный напор насоса

                                                                                 (1.3)

где - геодезическая высота шахты, м.

1.3 Выбор типа насоса и их количества

Ориентировочно производится выбор типа насоса, для чего строится эскизный график характеристики насосов, близких к параметрам насосной установки (Нн, Qн).

На основании ранее вычисленных: номинальной подачи насоса Qн и ориентировочного напора Нм – по каталогу насосов или таблице выбираем наиболее подходящий тип и марку насосов.

Выписывается из каталога тип насоса и его марка с указанием подачи и напора на одно колесо.

ЦНС 500-160-800

Оптимальная подача – 500 м/ч;

Напор одного рабочего колеса – 81,3 м.

Выбранный насос проверяется на наличие рабочего режима в зоне

промышленного использования и на устойчивость.

                                                                             (1.4)

где  - напор насоса при закрытой задвижке, м;

- число колес насоса. Для спиральных насосов их число менять нельзя. Для насосов серии ЦНС их количество должно быть в пределах от 2 до 10.

Количество рабочих колес:

                                                                                   (1.5)

Где Нкол – напор одного рабочего колеса при нулевой подаче

Округляем количество рабочих колес до ближайшего целого значения - 4.

1.4 Расчет потребного диаметра трубопровода и его выбор

Трубопровод является одним из важнейших элементов водоотливной установки. К трубопроводу предъявляются следующие требования:

- надёжность, долговечность и безопасность обслуживания;

- доступность для осмотра и ремонта;

- наличие резервных ставов и возможность быстрого переключения на резервный трубопровод в автоматическом режиме;

- стойкость к агрессивным воздействиям рудничной воды;

- минимальные капитальные и эксплуатационные затраты;

- минимальные гидравлические сопротивления.

Оптимальный диаметр напорного трубопровода

                                                                (1.6)

где - номинальная подача насоса при максимальном числе часов его работы в сутки, м3/ч;

- коэффициент, учитывающий количество напорных трубопроводов, т.к количество трубопроводов 2,следовательно =1.

По полученному значению выбирается стандартный диаметр трубопровода. Диаметр всасывающего трубопровода принимается на 25¸50 мм больше напорного.

Принимаем диаметр напорного трубопровода – 245мм, всасывающего – 299 мм.

Толщина стенки напорного трубопровода  (мм)

                                                                     (1.7)

где - стандартный внешний диаметр нагнетательного трубопровода, м;

- давление – 6 МПа у напорного патрубка; 3 МПа у подводящего.

- срок службы трубопровода, 10 лет.

Принимаем толщину стенки напорного трубопровода – 7 мм.

Внутренний диаметр напорного трубопровода:

Dвнутр=Dст-2δ                                                                                   (1.8)

Dвнутр=245-2·7=231 мм

Толщина стенки всасывающего трубопровода:

Принимаем толщину стенки всасывающего трубопровода – 7 мм.

Внутренний диаметр всасывающего трубопровода:

Dвнутр = 299 – 2∙7 = 285 мм

Выбранные стандартные диаметры трубопровода проверяются по скорости движения воды:

                                                                         (1.9)

где - стандартный внутренний диаметр трубопровода, м.

Скорость движения воды в нагнетательном трубопроводе должна быть в пределе 1,5¸2,5 м/с, во всасывающем – 0,5¸1,7 м/с.

 м/с

 м/с

1.5 Расчет характеристики сети

Основное уравнение сети водоотливной установки

                                                                      (1.10)

где  - постоянная трубопровода, ч2/м5.

Постоянную трубопровода можно определить по формуле

 (1.11)

где l– коэффициент гидравлического трения в трубопроводе - 0,03;

- длина трубопровода, м;

- суммарный коэффициент местных сопротивлений;

- стандартный внутренний диаметр трубопровода, м.

Для нагнетательного трубопровода:

Для всасывающего трубопровода:

Длина трубопровода при открытом водоотливе:

                                                                          (1.12)

где l1 – длина трубопровода по насосной камере – 20 м;

l2 – длина труб в трубном ходке – 20 м;

l3 – длина труб на поверхности от устья ствола до места слива – 60 м

1.6  Определение суммарных потерь напора в трубопроводе

Таблица 1 -Определение коэффициента местного сопротивления для нагнетательного трубопровода

Таблица 2 - Определение коэффициента местного сопротивления для всасывающего трубопровода

Подставив в формулу (1.10) значения Нг и R, получим уравнение внешней сети.

1.7 Установление действительного напора насоса

Режим работы насосного агрегата определяется графоаналитическим методом. Вначале определяют графическое изображение внешней характеристики сети (зависимость Н=f(Q)), то есть в аналитическое уравнение внешней сети подставляют различные значения Q. Данные сводят в таблицу 3.

Таблица 3 - Характеристика нагнетательного трубопровода

Страницы: 1, 2