3. Порядок расчета и выбора насосов и трубопроводов водоотливной установки

3.1. Выбор гидравлической схемы водоотлива

В соответствии с требованиями правил технической эксплуатации насосных установок и на основании рекомендаций по исходным данным применяется типовая гидравлическая схема шахтного (участкового, местного) водоотлива.

3.2. Расчетная подача производительности насосной установки, м /ч

где Q_H - нормальный суточный приток воды в шахту, м³ /сут;

Т - нормальное число часов работы в сутки одного насоса для откачки

полного притока воды (Q_H).

Для угольных и сланцевых месторождений при разработке полезного ископаемого подземным способом по правилам безопасности (ПБ) принимается Т =20 ч. Для рудных месторождений с подземной добычей и для всех открытых разработок (карьеров, разрезов, дренажных шахт, коллекторов и т.д.) принимается Т = 20 ч.

Рис. 4. - Принципиальная схема стационарной насосной установки шахты:

1 - вентиль, 2 - трубопровод для заливки насоса, 3 - насос, 4 - колодец, 5 - фильтр, 6 - обратный клапан, 7 - водосборник, 8 - резервуар воды для технических нужд, 9 - нагнетательный трубопровод, 10 - задвижка, 11 - всасывающий трубопровод

3.3. Расчетная геодезическая высота подъема воды насосом

Н_г=Н_ст+Н_в+h_пс+h_пп=822+3+4+1=830 м.

где Н_ст - глубина шахтного ствола - расстояние по вертикали от почвы выработки околоствольного двора по горизонтальной плоскости поверхности, 822 м;

Н_в - высота всасывания воды насосом - расстояние по вертикали от нижнего уровня воды в колодце до оси насоса, м (Н_в=3 … 6 м);

h_пс - высота превышения конца напорной трубы над устьем ствола, м, (h_пс = 1,5 … 5 м);

h_пп - превышение оси насоса над уровнем почвы выработки околоствольного двора, м, (h_пп = 1,5 … 1,0 м)

3.4. Расчетный напор насоса при закрытой задвижке определяют по формуле

3.5. Подбор насоса

Из графика рабочих зон насосов выбирается машина, которая обеспечит расчетные подачу Q_p и напор Н₀. Из таблиц выбираются конструктивные размеры (диаметры) подсоединенных патрубков. Принимаем насос ЦНС 180-100.

Рис. 5. – Техническая характеристика центробежного насоса.

3.6. Расчет внутреннего диаметра всасывающего трубопровода

м.

где: υ_в - скорость потока воды во всасывающем трубопроводе, м/с. Исходя из условий обеспечения бескавитационного режима работы насосов, скорость потока воды принимают в пределах: υ ≤ 0,9…1,2 м/с.

3.7. Расчет внутреннего диаметра нагнетательного трубопровода

м.

где: υ_н - скорость потока воды в нагнетательном трубопроводе, м/с. Скорость воды в нагнетательном трубопроводе принимается в пределах υ ≤ 2…2,5 м/с.

Фактические диаметры труб d_в - всасывающего и d_н - нагнетательного трубопроводов подбирают по ГОСТ 8731-74 как ближайшие к расчетным наибольшие значения табличных величин. Толщина стенок труб всасывающего трубопровода принимается минимальной. Толщина стенки нагнетательного трубопровода определяется в зависимости от марки стали и допустимого максимального давления в трубах, которое определяется по уравнению:

3.8. Расчет характеристики сети насосной установки

Принятые диаметры всасывающего и нагнетательного трубопроводов сравниваются с конструктивными размерами патрубков принятого насоса. Если размеры всасывающего и нагнетательного патрубков отличают от соответствующих размеров трубопроводов, то устанавливаются переходники (конфузор или диффузор) с конусностью 10⁰ … 25⁰.

Расчет потерь напора в местных сопротивлениях и по длине трубопровода ведется по насосу, наиболее удаленного от ствола.

Суммарные потери напора в трубопроводе определяются по формуле:

где: λ_в, λ_н - соответственно коэффициенты сопротивления трения всасывающего и нагнетательного трубопроводов:

l_в, l_н - соответственно длины всасывающего трубопровода от приемного фильтра (сетки) до насоса и нагнетательного трубопровода от насоса до точки истечения воды на поверхности, определяемые по принятой схеме водоотлива, м;

- суммы коэффициентов местных потерь принятых всасывающего и нагнетательного трубопроводов (подсчитываются по табличным значениям). При этом необходимо обеспечить выполнение условия:

υ_вф, υ_нф - фактические скорости потока во всасывающем и нагнета-тельном трубопроводах, м/с:

Q - производительность принятого насоса в соответствии с паспортной характеристикой, м³/ч