Определение рабочего режима насосов

При параллельном соединении центробежных насосов суммарная характеристика их получается суммированием абсцисс характеристик каждого насоса, а рабочий режим – точкой пересечения суммарной характеристики с характеристикой трубопровода, причём подача параллельно соединённых насосов будет всегда меньше суммы подачи этих же насосов при их самостоятельной работе на тот же трубопровод.

При параллельном соединении двух одинаковых насосов, расположенных в одном пункте, подача и напор будут больше этих показателей каждого самостоятельно работающего насоса на один и тот же трубопровод.

Рисунок 8.2 – Рабочий режим соединённых параллельно насосов ЦНС 300-600

На рисунке 8.2 показана характеристика двух параллельно соединённых насосов ЦНС 300-600 и характеристика трубопровода, построенная по приведённым в подразделе 4.2.2 данным. По точке пересечения этих характеристик устанавливаем рабочий режим насоса:

Q_Р=640 м³/ч; H_Р=580 м; η=0,73; H_В^ДОП=4 м. Режим находится на рабочей части характеристики.

К.п.д. трубопровода определим по формуле:

η_Г=H_Г/H=500/580=0,86

Проверка производительности

Для надёжности откачки воды подача каждого насосного агрегата, согласно ПБ [3], должна обеспечить откачку максимального суточного притока не более, чем за 20 часов. В связи с этим, потребная минимальная подача насоса должна определяться из выражения:

Q_МИН=Q_М/20, м³/ч

где Q_М – максимальный суточный приток, м³/сут.

Тогда

Q_МИН=440*24/20=528 м³/ч

В рабочей точке фактическая подача насоса должна быть больше (или равна) минимальной .

Q_Р > Q_МИН

640 м³/ч > 528 м³/ч

Условие выполняется.

Проверка на отсутствие коавитации

Проверка на отсутствие кавитации производится по условию:

Н_ВАК < Н_{ВАК.ДОП}._.,

где Н_ВАК = Н_ВС+∆Н_ВС -действительная вакуумметрическая высота всасывания насоса , м .

Принимаем высоту всасывающего трубопровода H_ВС=3 м

Н_ВАК =3+0,5=3,5 м

3,5 < 4

Условие выполняется.

Определение размеров водосборника

В соответствии с ПБ (п.7.1.1.) главные , вспомогательные и участковые водоотливные установки должны иметь водосборники , состоящие минимум из двух ветвей .

Суммарная емкость водосборников главного водоотлива согласно ПБ должна расчитываться на прием 4-х часового максимального притока шахты в случае аварии (прекращение подачи электроэнергии , выхода из строя всех имеющихся нагнетательных трубопроводов )

W = 4*Q_МАКС=4*440≈1760 м³ .

Для вспомогательных и участковых водоотливов емкость водосборника должна быть равна 2 – х часовому притоку .

В случае требования энергосбыта выполнять график суточной нагрузки энергопотребителя емкость водосборника

W_В = W + W_{СТ ,}

где W_СТ – емкость части водосборника, принимающего приток воды в период стоянок по требованию энергосбыта, м³;

t_СТ = 2 ч – время , в течении которого запрещается включение насоса .

W_СТ = Q_МАКС* t_СТ=440*2=880 м³

Тогда

W_В =1760+880=2640 м³

Суммарную длину горных выработок водосборника определим из выражения

∑l_ВОД=W_В/S_Т;

где S_{т –} типовое сечение горной варыботки , м³ (S_т = 11,6 м ²).

Тогда

∑l_ВОД=2640/11,6≈228 м

В связи с тем, что водосборник представляет собой систему горизонтальных и наклонных выработок большой протяженности, механизация его непосредственной очистки связана с большими трудностями, так как любое устройство, предназначенное для этого, в процессе работы должно перемещаться по всей выработке. Гораздо эффективнее механизация очистки шахтных водосборников решается путем использования стационарно расположенного оборудования. Однако для этого необходимо обеспечить осаждение твердых частиц из воды в одном месте. С этой целью перед водосборником сооружается предварительный отстойник, имеющий небольшие размеры. В нем осаждается значительная часть твердых частиц, поступающих с водой.

Очистка предварительного отстойника осуществляется значительно проще , чем всего водосборника , так как его длина обычно не превышает 10 м . Ниже приводится расчет предварительного отстойника.

Обычно предварительный отстойник имеет форму усеченной пирамиды. Ширина зеркала воды в нем может быть принята на 20 – 30 % меньше ширины выработки, где он сооружается .

Задавшись шириной отстойника В, определяют его остальные параметры.

Средняя скорость движения воды в отстойнике u_ОТ=0,278*Q_МАКС/(В*h);

где Q_МАКС – максимальный часовой приток воды , м³/ч ;

h – глубина проточного слоя , равная глубине протока воды в подводящей канавке, м (принимать h = 0,2 ...0,4 м).

Тогда

u_ОТ=0,278*440/(2*0,3)=203,87 мм/с

Наиболее опасным для насосов являются частицы крупностью более 0,1 мм , поэтому для осаждения этих частиц проектируют предварительные отстойники , при этом скорость движения воды в отстойнике должна быть не более 0,13 м/с . Количество параллельных ветвей отстойника

n_в= u_от/130= 203,87/130=1,568.

Округляем n_в до большего целого значения. Принимаем n_в=2. Фактическая скорость воды

u_{от ф} = u_от/n_в= 203,87/2=102 мм/с .

Исходя из данных условий, определяют минимальную длину предварительного отстойника

L₀=α*u_ОТ.СР*h/(v₀ – w)=1,4*102*0,3/(9,6-4,08)=7,76 м

где u_{от ср} – фактическая скорость воды в проточной части отстойника , мм/с ;

v_о – гидравлическая крупность частиц размером 0,1 – 0,2 мм , которую можно принимать равной 9,6 мм/с при этой скорости ;

α = 1,4 – коэффициент , учитывающий наличие в гидросмеси частиц различной крупности ;

w – вертикальная составляющая скорости :

при u < 90 мм/с w = 0,01*u_{от ф}

при u=(90 ... 130) мм/с w = (0,03 – 0,05)*u_{от ф}.

Так как u=103,3, то

w=0,04*102=4,08

Объем нижней части отстойника , предназначенный для сбора шлама , определяется по количеству твердого , выпадающего из воды в течении суток :

W_Н = 1,5q_Т Q_М ,

где W_Н – емкость нижней части отстойника , м^{3 ;}

q_т – объемная концентрация твердого в шахтной воде , которую для расчетов можно принимать равной q_т = 0,0015 – 0,005 (принимать q_т = 0,002).

Q_М – максимальный суточный приток , м³/сут .

W_Н = 1,5*q_Т* Q_М =1,5*0,002*440*24=31,68 м³.

3. Электроснабжение объекта

Схема электроснабжения шахты от РП до ГПП

Рисунок 8.3 – Схема электроснабжения шахты от РП до ГПП

Изображаем общую схему электроснабжения шахты от районной подстанции до центральной подземной подстанции.

Шахта расположена в районе, электроснабжение которого обеспечивают Краснолучские электрические сети ТАЭК Луганскоблэнерго. Источник питания – районная подстанция “Дзержинская” 35/6 кВ.

Мощность короткого замыкания на шинах ГПП ш. «Дзержинской»: S_К.З=58 МВ*А

Все подстанции шахты оборудованы ячейками КСО с маслянными выключателями типа ВМГ-133 и ВМГ-138.