35. Определение необходимой мощности электродвигателя насоса

Необходимая мощность для выбора приводного электродвигателя насоса определяется по формуле:

N_дв=1,1 Q_рН_р ρg/3600*1000*η_р ,

Где ρ - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³; η_р - к.п.д. насоса в рабочем режиме (определяется графическим способом). По каталогу выбирают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серий А или АО (мощность до 250 кВт), АЗП (мощность до 1250 кВт), ВА (мощность до 1600 кВт).

36. Определение экономических показателей водоотливной установки

Время работы насосов в сутки при откачке нормального и максимального притоков:

Т_н=24*Q_пр/Q_р , T_max=24*Q_{пр max}/Q_р

Годовой расход электроэнергии на водоотлив:

Е=1,05*Q_рН_р ρg/3600*1000*η_рη_дη_с(305*Т_н+60*Т _max) ,

Где η_д - к.п.д. электродвигателя; η_с -к.п.д. электрической сети, в расчетах можно принимать η_с =0,95.

Расход электроэнергии на 1 м³ откаченной воды:

е= 1,05*Н_р ρg/3600*1000* η_рη_аη_с .

37. Аппаратура автоматизации водоотливных установок

Схемы управления водоотливными установками предусматривают местное и полуавтоматическое управление, при которых оператор осуществляет только пуск и остановку насосов с места их установки или дистанционно; автоматическое управление, при котором пуск и остановка насосов производится автоматически в зависимости от уровня воды в водосборнике. Схемы автоматического управления водоотливных установок обеспечивают автоматизацию следующих операций:

- заливку насоса и всасывающего трубопровода водой и пуск двигателя при достижении водой в водосборнике заданного уровня;

- пуск резервного насоса при повышении уровня воды в водосборнике до аварийного;

- остановку насоса при снижении уровня воды в водосборнике до заданного;

- отключение неисправного и включение резервного насосов;

- контроль подачи, нагрева подшипников и электродвигателей;

- защиту от пуска не залитого насоса;

- электрическую защиту.

Для автоматизации стационарных водоотливных установок применяется следующая комплектная аппаратура управления:

АВО – для одиночного водоотлива; АВ-5 и АВ-7 – для участкового водоотлива; АВН-1м – для водоотлива с низковольтными двигателями (на 3 насоса); УАВ – для главных водоотливных установок с низковольтными и высоковольтными электродвигателями с короткозамкнутым ротором в нормальном исполнении (до 16 насосов); ВАВ – то же, но во взрывобезопасном исполнении для газовых шахт (до 9 насосов).

В автоматизированных насосных установках наиболее сложным является заливка водой насоса и всасывающего трубопровода. Перед пуском в гидравлических схемах автоматических установок используются насосы с постоянным заполнением водой; с заполнением насоса и всасывающего трубопровода водой перед пуском, работающие под напором (отрицательная высота всасывания).

38. Эксплуатационные расчеты основного оборудования карьерных водоотливных установок;

Исходными данными для проектирования и эксплуатационного расчёта оборудования зумпфовых водоотливных установок является величина нормального и максимального суточных водопритоков в горные выработки, а также выкопировки из плана карьера, на котором указано местоположение водосборников и водоотводных сооружений.

Нормальный водоприток формируется водоносными горизонтами горного массива, вскрываемыми выработками карьера и определяется специальным расчётом по результатам гидрогеологической разведки месторождения. Максимальный водоприток образуют подземные и поверхностные воды, дополнительно поступающие в карьер в период ливней и снеготаяния. Объём последних определяется по величине площади водосбора карьера, максимальной интенсивности ливней и средней толщине снежного покрова в периоды интенсивного снеготаяния.

По выкопировке из плана карьера строится профиль трассы трубопроводов водоотливной установки и определяются общая протяжённость и высота подъёма всасывающих и нагнетательных линий насосной станции.

Если водопритоки и трасса трубопровода заданы, то эксплуатационный расчёт оборудования водоотливной установки производится в такой последовательности.

Расчётная производительность насосной станции определяется с учётом необходимости откачки суточных водопритоков за 16 ч в соответствии с требованиями ПБ:

по нормальному водопритоку

по максимальному водопритоку

где и – соответственно нормальный и максимальный суточные водопритоки в водосборник, м³/сут.

Диаметр трубопроводов нагнетательного става определяется по формуле

где - расчётный расход одного става труб, м³/ч; - экономичная величина скорости воды в трубе, м/с.

Если расчётный расход насосной станции по максимальному притоку выше такового по нормальному водопритоку более чем в 2 раза, то и водоотливная установка оборудуется двумя ставами труб: рабочим и резервным. Оба става одновременно вводят в действие в периоды снеготаяния и ливневых вод. При расчёт диаметра нагнетательного става производят по

, а установку оборудуют тремя ставами труб. Три нагнетательных става рекомендуется использовать во всех случаях, когда расчётный диаметр трубопровода более 400мм. При большой разнице между и откачку максимального и нормального притоков производят по самостоятельным ставам с разными диаметрами труб. В этом случае насосы, предназначенные для откачки нормального притока, не имеют резервного става. В качестве резерва используются трубопроводы насосов, работающих в периоды максимального водопритока.

Выбор насосов производят по расчётным производительности и напору насосной станции, используя поля Q-H, сводных графиков промышленных зон центробежных насосов. Во всех случаях необходимо стремиться к обеспечению откачки максимального и нормального водопритоков однотипными насосными агрегатами.

Если максимальный и нормальный водопритоки разнятся не более чем в 3 раза, то для их откачки используют однотипные насосы, производя выбор последних по расчётной подаче . В соответствии с ПБ при притоке воды в выработке более 50 м³/ч водоотливные установки оборудуют не менее чем тремя насосными агрегатами.

При большей разнице между нормальным и максимальным притоками их обеспечивают разнотипными насосами, предусматривая для каждой группы рабочих насосов 100%-ый резерв.

Расчет характеристики внешней сети выполняют по формулам:

после определения общей гидравлической схемы водоотливной установки с расстановкой необходимой трубопроводной арматуры. При этом уточняют количество насосов, работающих одновременно на один трубопроводный став, а также схему соединения насосов (последовательная, параллельная, смешанная).

Характеристику внешней сети рассчитывают по точкам в интервале подач от 0 до (1,5 – 1,6)· с шагом, равным (0,2 – 0,25)· . Результаты расчёта представляют в виде соответствующей таблицы, по которой строится график характеристики .

Рабочий режим водоотливной установки определяют графически по точке пересечения характеристики внешней сети с суммарной напорной характеристикой рабочих насосов.

В результате построения определяют ожидаемые расходы , напор и кпд насосов.

Мощность двигателя насоса рассчитывают по формуле

Годовой расход энергии (кВт·ч) на водоотлив определяют по формуле

где - плотность воды, кг/м³; и – соответственно нормальный и максимальный суточные водопритоки в водосборник установки, м³/сут; и – ожидаемый напор (м) и к.п.д. насосов при откачке нормального водопритока; и - то же, при откачке максимального притока; и - количество дней в году соответственно с нормальным и максимальным водопритоками; и - к.п.д. соответственно электродвигателя и электросети. Коэффициент 1,05 учитывает дополнительный расход энергии вспомогательным оборудованием насосной станции. Остальные числовые коэффициенты связаны с различием в размерности параметров, входящих в формулу, и итога вычислений.