Стандартные стальные трубы

Таблица №2

Внутренний диаметр трубы, мм	Толщина стенки трубы, мм	Внутренний диаметр трубы, мм	Толщина стенки трубы, мм
76	3,25 4,00 5,00 6,00	200	6,5 7,5 9,0 11,0 13,0
100	3,75 5,00 6,00 7,00	225	6,5 8,0 10,0
125	4,00 5,00 6,00 7,00	250	7,5 9,0 11,0 13,0 16,0
150	4,5 5,5 6,5 8,0 10,0	300	8,0 9,0 11,0 13,0 16,0

Рис. 2

С хема трубопровода шахтной водоотливной установки.

1. Приёмная сетка с обратным клапаном.

2. Всасывающий трубопровод.

3. Колено всасывающего трубопровода с поворотом на 90.

4. Нагнетательный трубопровод.

5. Тройник.

6. Задвижка.

7. Обратный клапан поворотный.

8. Колено с поворотом на 90.

9. Колено с поворотом на 30.

10. Трубопровод, проходящий по насосной камере.

11. Трубопровод, проходящий по трубному ходку.

12. Трубопровод, проходящий по стволу (став).

13. Места присоединения к трубопроводу двух других насосов.

Пример расчета водоотливной установки.

Исходные данные:

Высота горизонта: H=350 м.

Нормальный приток воды: Q_н.п.=180 м³/ч.

Максимальный приток воды: Q_м.п.=240 м³/ч.

1.Выбор насоса

По нормальному притоку находим расчётную производительность насоса с учётом того, что он должен работать не более 20 часов в сутки:

По сводному графику подач и напоров многоступенчатых насосов, исходя из требуемой производительности насоса и геодезической высоты всасывания, выбирают насос.

Наиболее подходящим по производительности и геодезической высоте всасывания подходит насос ЦНС-300-120…600

По максимальному значению КПД определяют оптимальное значение производительности насоса Q_нас. и проверяют может ли выбранный насос откачать повышенный приток за 20 часов.

Если условие не выполняется, выбирают другой насос или во время повышенного притока в работу включают резервный насос (в главной водоотливной установке устанавливают не менее трёх насосов). Резервный насос включают в параллельный трубопровод (в стволе должно быть размещено не менее двух нагнетательных трубопроводов (ставов)).

Затем необходимо определить число рабочих колёс насоса, считая, что 10% напора тратится на преодоление сопротивлений.

где Н_К – напор на одно рабочее колесо при максимальном значении КПД насоса.

Полученное значение числа колёс округляют до ближайшего большего целого значения. Значение Z принимаем равным 6.

После определения числа колёс строят характеристику насоса умножая значения напора рабочего колеса на число колёс.

2. Расчёт трубопровода.

Определение потерь на всасывающем и нагнетательном

Примерный внутренний диаметр трубопровода

где Q_н - нормальная подача насоса.

В стандартах на трубы приводятся наружные диаметры, что позволяет унифицировать присоединительные размеры арматуры и соединительных устройств. Диаметр трубы принимаем равным d=0,219м.

Определяем толщину стенки трубопровода.

Расчетное давление в соответствии с ПБ и ПТЭ должно составлять 1,25 рабочего и может быть определено для началь­ного нижнего сечения по формуле

где p_p —расчетное давление;

ρ=1020кг/м³—плотность шахтной воды;

g— ускорение свободного падения;

Н' —необходимый напор насоса.

Согласно ГОСТ 3845—75, минимальная необходимая толщина стенки трубы (с учетом минусового допуска)

где σ _доп — допустимое напряжение, равное 40 % временного сопротивления разрыву σ_в.

Значения допускаемых напряжений для углеродистых трубных сталей

Марка стали	Ст2сп	Ст3сп	Ст4сп	Ст20
Допустимое напряжение,МПа	128	138	144	144

Марку стали притимаем Ст2сп

С учетом коррозионного износа толщина стенок стальных труб, прокладываемых в вертикальных стволах

где δ₀—расчетная толщина стенок, мм;

δ_к.н = 0,25 мм/год и δ_к.в =0,1мм/год— скорость коррозии поверхности трубы соответственно на­ружной и внутренней, мм/год;

t =10—15 лет—срок службы трубопровода;

k_д= 10— 15 — коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенки, %.

Диаметр нагнетательной трубы:

Принимаем d_наг=245мм

Диаметр всасывающей трубы:

Принимаем d_вс=299мм

После согласования значений диаметров всасывающего и нагнетательного трубопроводах со стандартами, определяют скорость движения воды по этим трубопроводам:

где Q_нас. м/с производительность насоса при максимальном значении КПД, определяется по характеристике насоса полученное значение делится на 3600 (часы переводятся в секунды).

d-внутренний диаметр трубопровода.

Скорость движения воды в системе нагнетания:

Скорость движения воды в системе всасывания:

Расчетные скорости движения воды в системе нагнетания и во всасывающем трубопроводе находятся в пределах допустимых значений (2-2,5 м/с и 1,2-1,7 м/с соответственно).

На рисунке приведена схема трубопровода шахтной водоотливной установки, на которой показаны вся арматура и фасонные части.

Схема трубопровода шахтной водоотливной установки.

14. Приёмная сетка с обратным клапаном.

15. Всасывающий трубопровод.

16. Колено всасывающего трубопровода с поворотом на 90.

17. Нагнетательный трубопровод.

18. Тройник.

19. Задвижка.

20. Обратный клапан поворотный.

21. Колено с поворотом на 90.

22. Колено с поворотом на 30.

23. Трубопровод, проходящий по насосной камере.

24. Трубопровод, проходящий по трубному ходку.

25. Трубопровод, проходящий по стволу (став).

26. Места присоединения к трубопроводу двух других насосов.

Находим потери во всасывающем и нагнетательном трубопроводах

где l_вс. – суммарная длина всех прямолинейных участков всасывающего трубопровода;

l_наг. – суммарная длина всех прямолинейных участков нагнетательного трубопровода;

ξ_i – коэффициенты местных сопротивлений;

λ – коэффициент трения жидкости о внутренние стенки труб,

для нагнетательного трубопровода

,

для всасывающего трубопровода

,

d_вс. и d_наг. –внутренние диаметры всасывающего и нагнетательного трубопроводов;

α – угол поворота колена.

ξ _к – коэффициент местного сопротивления колена – 90⁰.

Находим потери во всасывающем трубопроводе:

Находим потери в нагнетательном трубопроводе:

\Построение характеристики трубопровода

Определяют постоянную трубопровода по формуле:

Постоянная трубопровода

,

Где - суммарные потери в трубопроводах,

После определения постоянной трубопровода R строят характеристику трубопровода:

Результаты расчетов заносят в таблицу 1

Таблица 1

	0	1/4Q	1/2Q	3/4Q	Q	5/4Q
Q, м3/ч	0	75	150	225	300	375
Н, м	350	351,6	356,5	364,7	376,1	390,8

Характеристику трубопровода совмещают с характеристикой насоса.

Режим работы насосной установки определяют по точкам пересечения характеристик насоса и трубопровода

Значения Q_реж, Н_реж, η_реж, Н^в_доп определяют по графикам, а требуемую мощность двигателя насоса находят по формуле:

здесь N_реж определяют по графику.

Q_реж=290 м³/ч η_реж=55 %

H_реж=377 м Н^в_доп=5 м

N_реж=65 кВт

Проверяем выполнение условий устойчивого режима работы насосной установки

1. < 0,9

2.

3.

4. < 20 ч.

Все условия выполняются насос работает в устойчивом режиме.

К.П.Д. насосной установки.

К.П.Д. трубопровода находят на отношении:

К.П.Д. насоса определили по точке пересечения характеристик трубопровода и насоса.

К.П.Д. насосной установки:

Уточняем требуемое значение мощности двигателя:

По полученному значению требуемой мощности выбирают двигатель с учётом коэффициента запаса мощности, который принимаем К= 1,1

Определяем мощность двигателя:

Принимаем двигатель ВАО2 – 450S – 4.

Рис Сводный чертёж подач и напоров многоступенчатых

секционных насосов для водоотлива