МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "ЭМС"

РАСЧЕТНАЯ РАБОТА ПО СТАЦИОНАРНЫМ УСТАНОВКАМ

Тема: “ Проектирование шахтной водоотливной установки ”

Выполнил ст. гр. КПМО-09 А.В. Яценко

Проверил А.С. Холоша

ДОНЕЦК 2012

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШАХТНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ

Произвести выбор насоса, соответствующие расчеты, а также выбор необходимого оборудования водоотливной установки по следующим данным:

нормальный суточный приток;

максимальный суточный приток;

глубина шахты до горизонта, на котором проектируется водоотливная установка;

Качество воды – нейтральная.

1. Выбор типа насоса и количества рабочих колес (для секционных насосов)

Для надежности откачки воды из шахты согласно ПБ подача работающего насоса должна обеспечить откачку максимального суточного притока воды не более чем за 20 часов. Поэтому минимальная подача насоса:

Необходимый напор насоса определяется по формуле:

где геометрический напор, определяется как расстояние по вертикали между нижним уровнем воды в водосборнике и выливом ее из нагнетательного трубопровода, м;

где геометрическая высота всасывания (расстояние от свободной поверхности жидкости в водосборнике до насоса) – принята произвольно;

длина нагнетательного трубопровода, м, для вертикального ствола определяется по формуле:

где длина труб в насосной камере от приемного устройства дальнего насоса до трубного ходка, м. Приму ;

длина труб в наклонном ходке, м. Приму ;

длина труб на поверхности от ствола до места слива, м. Приму ;

Подставив данные значения в получим:

оптимальный гидравлический уклон, изменяется от до

эквивалентная длина всех местных сопротивлений трубопровода, определяется по формуле:

где сумма коэффициентов местных сопротивлений трубопровода. Приму

Найдем и при :

Найдем и при :

По графикам рабочих зон центробежных насосов (Рис. 1 – 3) выбираем насос, рабочая зона которого покроет точку с координатами и . Это насосы: ЦНС 60…330( ), ЦНС 105…490 ( ), УНСШ 80…340 ( ), НСШ 80…325 ( ).

Рисунок 1.1 – Рабочие зоны насосов типа: 1 – ЦНС 60…330;

2 – ЦНС 105…490

Рисунок 1.2 – Рабочие зоны насосов типа: 1 – ЦНСШ 80…340;

2 – ЦНСШ 160…360

Рисунок 1.3 – Рабочая зона насоса типа: 1 –НСШ 80…325

Приму насос ЦНС 105…490 ( ). Необходимое количество рабочих колес для него можно определить из зависимости:

где напор одного рабочего колеса, м, для ЦНС 105…490 он равен:

(1.4) примет вид:

Если принять , то подача насоса будет равна:

– условие выполняется. Но, поскольку числа практически равны, то с целью увеличения запаса напора приму . И тогда:

Ниже зависимость напора от подачи, при показана графически (рис. 1.4).

Рисунок 1.4 – Характеристика насоса ЦНС 105…490 при

находится в допустимых для данного насоса пределах.

2. Проверка устойчивости работы насоса

Для устойчивой работы насоса необходимо, чтобы выполнялось условие

напор одного колеса при закрытой заслонке, м, (расчет приведен выше).

Как видим из ,условие выполняется, а значит, количество колес для данного насоса в данных условиях подходит.

3. Упрощенный расчет оптимального диаметра нагнетательного трубопровода

Упрощенный расчет экономически выгодного диаметра трубопровода определяется по оптимальной скорости воды, по формуле:

где оптимальный внутренний диаметр трубы, м;

номинальная подача насоса, ;

оптимальная скорость воды, .

Оптимальная скорость движения воды в трубопроводе определяется по методике Федорова. Зная номинальную подачу насоса , его номинальный напор определяют средне часовой приток шахты:

и относительный приток:

Ориентировочное значение скорости по таблице при будет . Подставив полученное значение в получим:

Расчетное давление, которое должен выдержать нагнетательный трубопровод

Номинальная необходимая толщина стенки трубы определяется из уравнения

где минимальная толщина стенки, ;

временное сопротивление разрыву, , для стали Ст 2 сп

С учетом коррозионного износа толщина стенок стальных труб, в вертикальных стволах должна быть:

где расчетная толщина стенки в мм;

скорость коррозии внешней поверхности материала трубы;

скорость коррозии внутренней поверхности материала трубы. Для шахтной нейтральной воды ;

срок службы трубопровода;

Коефициент учитывающий отрицательный припуск толщины стенки.

Расчетный внешний диаметр трубы

Согласно ГОСТ 8732-78 ближайший к расчетному внешнему диаметру – диаметр , с толщиной стенки .

Внутренний диаметр соответственно:

Таблица 3.1 – Характеристика принятой трубы

Материал трубы	Внешний диаметр	Толщина стенки мм	Внутренний диаметр
Ст 2 сп	133	7	119