2.6 Определение давлений в трубопроводе, проложенном по стволу

Наибольшее рабочее давление в трубопроводе возникает при работе двух насосов параллельно на один трубопровод;

р_н= Н_пар= 213м вод. ст. = 21,3 кг/ см²

Расчетное давление в нижней части трубопровода при гидравлическом ударе в стволе на горизонте 700 м, р₁, кг/ см², определяется по формуле

Р₁= р_н+ ∆р_уд , (17)

Р₁= 213+ 0,4* 233= 326= 32,6

На горизонте слива воды остаточное давление в трубопроводе на перегибе у ствола в номинальном режиме равно потерям напора в трубопроводе от ствола до места слива:

∆Н_гор.512= (А_дл250* ℓ_гор.512+ А_м* ∑ξ_гор.512)* Q², (18)

где (1+1)- сопротивление выхода из трубы и суммарное сопротивление поворотов трубопровода от ствола до водосборника;

∆Н_гор.512= (0,207* 180+ 1,63* (1+1))* 10^-6* 607²= 14,93=15 м вод. ст.

Общая потеря давления в трубопроводе ∆Н_верт, м вод. ст., в стволе распределяется по высоте водоподъема Н_г= 192м

∆Н_верт= Н_н- ∆ Н_гор.512 , (19)

∆Н_верт= 233- 15= 218

Согласно требованиям п. 1. 10 вертикальная часть трубопровода по стволу делится на участки, на границах которых устанавливаются опоры с компенсаторами ℓ₁= 50 метров от устья ствола или от сопряжения ствола с горизонтом перекачки. Расстоянием между опорными стульями в зависимости от диаметра труб является Д_у= 250мм, ℓ₂= 150м.

Рабочее давление в компенсаторе у первого опорного стула р_1к , кг/см², находится по формуле

р_1к= * ℓ₁+ ∆Н_гор.512 , (20)

р_1к= * 50+ 15= 7,18

Расчетное давление в компенсаторе р_1к , кг/см², находится по формуле

р_1к = р_1к +∆р_уд , (21)

р_1к = 71,8+ 93,2= 16,5

Выбираем компенсатор для давления 25 кг/см²

Внутренний диаметр компенсатора d_к, см, определяется по формуле

d_к= а₁- 2* s₁, (22)

d_к= 350- 2* 15= 32

Расчетное давление в опорном колене р_ок ,кг/см², определяется по формуле

р_ок= *(Н_ш- h_mp.x.)+ ∆Н_гор.512+ ∆р_уд , (23)

р_ок= *(188- 7)+ 15+ 93,2= 31,4

2.7 Расчетная толщина стенки трубопровода

Диаметр трубопровода 273 мм, ГОСТ 8732- 78. По данному ГОСТу отклонение проката по толщине стенки трубы допускается к= +12,5 %. Расчетную толщину стенки трубы t_p, мм, без учета коррозийного износа определяют по формуле

t_p= , (24)

где p₁- расчетное давление в нижней части трубопровода, кгс/см²;

D- наружный диаметр трубы, мм;

φ- коэффициент прочности бесшовных элементов без отверстий, φ= 1

[σ²⁰]- 2200 кгс/см²- расчетное напряжение в элементах трубопровода для Ст- 3;

t_p= = 2,01

Коррозионный износ трубопровода t_к, мм, для всех участков принимают одинаковый и определяют по формуле

t_к= (α₁+ α₂)* Т, (25)

где Т= 15лет (принято) срок службы трубопровода, равный сроку службы участка (горизонта);

α₁ – 0,15 мм/год скорость коррозии наружной поверхности материала трубы;

α₂ – 0,2 мм/год скорость коррозии внутренней поверхности материала трубы, транспортирующей жидкости с рН= 6,5÷8;

t_к= (0,15+ 0,2)* 15=5,25

Расчетная толщина стенки трубы с учетом коррозионного износа t_р, мм, определяется по формуле

t_р= + t_к , (26)

где к= 12,5% - допустимое по ГОСТ 8732-78 минусовое отклонение толщины стенки трубы;

t_р= + 5,25= 7,55

К установке принимаем трубы диаметром 273 мм с толщиной стенки t= 8мм ГОСТ 8732-78. Поскольку при глубине шахты менее 700 м нецелесообразно устанавливать став с переменной толщиной стенки, так как усложняется эксплуатация, то принимаем что все трубы става имеют одинаковую толщину стенки.

2.8 Определение емкости водосборников

Согласно требованиям п. 445 емкость водосборников должна быть рассчитана на четырехчасовой водоприток V_треб , м³, определяю по формуле

V_треб= Q_пр* 4, (27)

V_треб= 470* 4= 1880

Регулировочная емкость водосборника- объем водосборника между отметками «нижний уровень воды» и «верхний уровень воды» V_р, м³, определяется по формуле

V_р= (Q_пр- Q_x)* (Q_∑H- Q_пр)/ Q_∑H- Q_x * Т, (28)

V_р= (330- 303,5)* (607- 330)/ 607- 303,5 * 24= 580

2.9 Выбор электродвигателя

Определяю мощность N_дв , кВт, электродвигателя, по формуле

N_дв= , (29)

где Q- расчетная подача воды насосом ЦНС 300/240, м³/ч , Q= 300;

ρ- плотность воды, кг/м³, ρ= 1020;

Н- высота напора, м, Н= 213;

N_дв= = 253,7

Принимаем электродвигатель ВАО- 560М/ 4

Техническая характеристика электродвигателя ВАО- 560М/ 4

Тип электродвигателя	ВАО- 560М/ 4
Мощность электродвигателя, кВТ	500
Частота вращения, об./ мин	1475
К.П.Д.	0,95
Напряжение, В	6000

Определяем коэффициент запаса мощности двигателя, k_дв, по формуле

k_дв= N/ N_p , (30)

k_дв= 500/ 253,7= 1,97