Розрахунок водовідливної установки (стр. 1 из 3)

Курсова робота:

Розрахунок водовідливної установки

ВСТУП

Розробка корисних копалин підземним і відкритим способами характеризується значними припливами підземних вод. Тому необхідно робити комплекс складних робіт з попередження їхнього надходження в кар'єрні виробітки. Частка витрат на осушувальні заходи в загальному комплексі гірських робіт досягає 10-15% капіталовкладень. При осушенні родовищ осушувальні роботи мають за мету завчасно знизити припливи й напори вод, а так само здійснити їхній плавний перехід за межі кар'єрного поля. Для видалення води з кар'єру обладнаються складні водовідливні установки, безперебійна робота яких забезпечує безпечне відпрацьовування родовищ і створює необхідні умови праці. Частка припливів шахтних вод у кар'єр має велике значення при проектуванні й експлуатації водовідливних установок. Вона визначає: тип насосних агрегатів, їхню продуктивність, режими роботи, розташування водовідливних установок по горизонтах кар'єру. Невідповідність між продуктивністю водовідливних установок і припливами вод, як правило, тягне за собою затоплення робочої зони кар'єру. Причини подібних явищ у неправильному виборі встаткування водовідливної установки без обліку очікуваних припливів вод.

1. РОЗРАХУНОК ВОДОВІДЛИВНОЇ УСТАНОВКИ

1.1 Визначення нормального й максимального припливів

Номінальна подача насоса при максимальному числі годин його роботи в добу:

(1.1)

де

- нормальний годинний приплив, м³/год;

- максимальне число годин роботи насоса в добу, відповідно до

правилами безпеки, 20ч.

Для шахт геодезична висота

(1.2)

де H_ш - глибина шахти, м;

- висота усмоктування насоса, м. При позитивній висоті усмоктування ставиться знак “+”, при негативній висоті - “-“ ,

- перевищення зливу води на поверхні щодо устя стовбура, 1,5(2 м;

1.2 Необхідний орієнтовний напір насоса

(1.3)

де

- геодезична висота шахти, м.

1.3 Вибір типу насоса і їхньої кількості

Орієнтовно виробляється вибір типу насоса, для чого будується ескізний графік характеристики насосів, близьких до параметрів насосної установки (Н_н, Q_н).

На підставі раніше обчислених: номінальної подачі насоса Q_н і орієнтовного напору Н_м – по каталозі насосів вибираємо найбільш підходящий тип і марку насосів.

Виписується з каталогу тип насоса і його марка із вказівкою подачі й напору на одне колесо.

ЦНС 500-160-800

Оптимальна подача – 500 м/ч

;

Напір одного робочого колеса - 81,3 м.

Обраний насос перевіряється на наявність робочого режиму в зоні

промислового використання й на стійкість.

(1.4)

де

- напір насоса при закритій засувці, м;

- число коліс насоса. Для спіральних насосів їхнє число міняти не можна. Для насосів серії ЦНС їхня кількість повинне бути в межах від 2 до 10.

Кількість робочих коліс:

(1.5)

Де Н – напір одного робочого колеса при нульовій подачі

Округляємо кількість робочих коліс до найближчого цілого значення - 4.

1.4 Розрахунок потрібного діаметра трубопроводу і його вибір

Трубопровід є одним з найважливіших елементів водовідливної установки. До трубопроводу пред'являються наступні вимоги:

- доступність для огляду й ремонту;

- наявність резервних ставків і можливість швидкого перемикання на резервний трубопровід в автоматичному режимі;

- стійкість до агресивних впливів рудничної води;

- мінімальні капітальні й експлуатаційні витрати;

- мінімальні гідравлічні опори.

Оптимальний діаметр напірного трубопроводу

(1.6)

де

- номінальна подача насоса при максимальному числі годин його роботи в добу, м³/год;

- коефіцієнт, що враховує кількість напірних трубопроводів, кількість трубопроводів 2,отже =1.

За отриманим значенням вибирається стандартний діаметр трубопроводу. Діаметр усмоктувального трубопроводу приймається на 25(50 мм більше напірного.

Приймаємо діаметр напірного трубопроводу – 245 мм, що всмоктує - 299 мм.

Товщина стінки напірного трубопроводу

(мм)

(1.7)

де

- стандартний зовнішній діаметр нагнітального трубопроводу, м;

- тиск - 6 Мпа в напірного патрубка; 3 Мпа в що підводить.

- термін служби трубопроводу, 10 років.

Приймаємо товщину стінки напірного трубопроводу - 7 мм.

Внутрішній діаметр напірного трубопроводу:

D_внутр=D_ст-2δ (1.8)

D_внутр=245-2·7=231 мм

Товщина стінки усмоктувального трубопроводу:

Приймаємо товщину стінки усмоктувального трубопроводу - 7 мм.

Внутрішній діаметр усмоктувального трубопроводу:

D_внутр = 299 – 2∙ 7 = 285 мм

Обрані стандартні діаметри трубопроводу перевіряються по швидкості руху води:

(1.9)

де

- стандартний внутрішній діаметр трубопроводу, м.

Швидкість руху води в нагнітальному трубопроводі повинна бути в межі 1,5(2,5 м/с, в усмоктувальному - 0,5 1,7 м/с.

м/з

м/з

1.5 Розрахунок характеристики мережі

Основне рівняння мережі водовідливної установки

(1.10)

де

- постійна трубопроводу, год²/м⁵.

Постійну трубопроводу можна визначити по формулі

(1.11)

де (- коефіцієнт гідравлічного тертя в трубопроводі - 0,03;

- довжина трубопроводу, м;

- сумарний коефіцієнт місцевих опорів;

- стандартний внутрішній діаметр трубопроводу, м.

Для нагнітального трубопроводу:

Для усмоктувального трубопроводу:

Довжина трубопроводу при відкритому водовідливі:

(1.12)

де l₁ – довжина трубопроводу по насосній камері – 20 м;

l₂ – довжина труб у трубному ходці – 20 м;

l₃ – довжина труб на поверхні від устя стовбура до місця зливу – 60 м

1.6 Визначення сумарних втрат напору в трубопроводі

Таблиця 1 - Визначення коефіцієнта місцевого опору для нагнітального трубопроводу

№	Найменування місцевого опору	Величина	Кількість	Сума
1.	Коліно 135°	0,195	3	0,585
2.	Засувка відкрита	0,27	1	0,27
3.	Коліно 90°	0,64	3	1,92
4.	Зворотний клапан	14,5	1	14,5
Усього				17,275

Таблиця 2 - Визначення коефіцієнта місцевого опору для усмоктувального трубопроводу