Пример расчета насосной водоотливной установки

Исходные данные для расчета:

Q^H_ПР - нормальный приток в водосборник системы главного водоотлива, м³/ч;

Q^max_ПР - максимальный приток в весенне-осенний период, м³/ч;

Н_Ш - высота, на которую необходимо откачать воду (обычно равна глубине шахты), м.

Вода - нейтральная. Схема водоотливной установки приведена на рис. 1.

 

Рисунок 1 - Схема трубопроводов к расчету насосной установки:

I - всасывающий участок трубопровода; II - участок трубопровода с арматурой в насосной камере;

III - участок трубопровода в наклонном ходке, стволе шахты и на поверхности; 1 - клапан приемный;

2 - сетка; 3 - колено сварное составное; 4 - переходник; 5 - задвижка; 6 - обратный клапан;

7 - тройник; l₁ – l₃ - длины участков трубопроводов

 

Определение основных параметров насосной установки

Минимальная подача определяется, исходя из требования откачки нормального суточного водопритока не более, чем за 20 ч

 

Q_min = 24 , м³/ч.

 

Ориентировочный напор насоса

 

H' = , м,

 

где η - к.п.д. трубопровода, обычные пределы изменения η = 0,9÷0,95.

Определение марки насоса

Наносим точку с координатами Q_min и H' на сводный график рабочих зон характе-ристик насосов ЦНС (рис.2).

 

Рисунок 2 – Поля режимов работы насосов типа ЦНС

 

Эта точка попадает в рабочую зону насоса ЦНС 300-120…600, i=2÷10,  n=1475 мин^-1.

Из табл. 1 приложения выписываем основные характеристики насоса ЦНС: напор на одно колесо Н_К , м; напор на одно колесо при нулевой подаче         Н_К⁰ , м; номинальное значение к.п.д. η_Н; предельно допустимую высоту всасывания Н^ВС_ДОП, м. Копируем из приложения графики характеристик выбранного насоса (или строим по индивидуальным характеристикам).

Число рабочих колес насоса

 

z = .

 

Число рабочих колес округляем до целого.

Напор насоса при нулевой подаче

 

Н₀ = z Н_К⁰ =6* 67= 402, м

 

Проверяем выбранный насос на устойчивость рабочего режима. Рабочий режим считается устойчивым, если выполнено условие

 

Н_Ш < 0,95Н₀.

 

325< 381,9

Выбор труб и водоотливной арматуры

Необходимо для каждого участка трубопровода выбрать диаметр труб и водо-отливную арматуру - задвижки, тройники и т. д. Выбор арматуры производится сог-ласно типовому проекту установки главного водоотлива (рис. 1). Первый участок - всасывающий трубопровод.

Его внутренний диаметр определяется исходя из экономически выгодной скорости движения воды

 

d_ВН1 = , м,

 

где υ_ТР1=1,0  м/с - скорость воды во всасывающем трубопроводе.

По ГОСТ 8732-78 принимаем трубы с внутренним диаметром d_ВН1=253 (мм), а толщину стенки за 10 мм (наружный диаметр 273 мм). (табл. 2 прил.).

Второй участок - нагнетательный трубопровод в насосной камере и трубном ходке.

Внутренний диаметр труб

 

d_ВН2 = , м

 

где υ_ТР2 - скорость воды в нагнетательном трубопроводе. Для практических целей она может быть определена по формуле

 

=0,54 , м/с.

 

Если , вычисленная по формуле, превышает 3 м/с, то ее принимают в пределах 2,5÷2,8 м/с.

По ГОСТ принимаем трубы с d_ВН2 =199 (мм), толщина стенки 10 мм(наружный диаметр 219 мм) (табл. 2 прил.).

Третий участок - нагнетательный трубопровод в шахтном стволе и на поверхности. Его диаметр принимают таким же как и на втором участке.

Определение характеристики сети

Характеристика внешней сети водоотливной установки имеет вид

 

Н_С = Н_Ш + RQ²

 

где R = R₁ + R₂ + R₃ .

R, R₁, R₂, R₃ - соответственно общее сопротивление, сопротивление первого, второго и третьего участков сети:

 

R₁ = A_ДЛ1l₁ + A_МЕС1∑ξ₁=(1.9* )*13,5+(1.5·10^-6)* 7,52=1.4*10^-5

 

где A_ДЛ1 - коэффициент сопротивления по длине трубопровода

 

A_ДЛ1 = =1.9*10^-7

 

где λ₁ - коэффициент гидравлического сопротивления трубы.

Для новых труб

λ₁ = .

A_МЕС1 - коэффициент к местным сопротивлениям трубопровода

 

A_МЕС1 = 1.5·10^-6.

 

∑ξ₁ - сумма местных сопротивлений согласно типовому проекту водоотливной установки (рис. 1).

Численные значения коэффициентов местных гидравлических сопротивлений для некоторых элементов трубной арматуры, задвижек и клапанов приведены в таблице 3 приложения.

Коэффициенты местных гидравлических сопротивлений элементов арматуры внешней сети, не указанных в таблице, принимаются следующим образом:

а) сальниковый компенсатор температурных изменений длины трубопроводов (КТ) – ξ=0,2;

б) компенсатор гидравлических ударов (КГ) – ξ=0,3÷0,7;

в) тройник (Т) - ξ=0,5÷1,0;

г) постепенное расширение потока Д (диффузор)

 

ξ=sinφ(1 -

где φ – угол расширения потока, град; f₁ и f₂ – площади поперечного сечения трубопровода соответственно в начале и в конце участка расширения, м²;

е) постепенное сужение потока КОН (конфузор) – значение ξ определяется в зависимости от угла сужения φ₁

 

φ₁, град       7   10  20  30   50  70

ξ                0,10 0,16 0,20 0,24 0,31 0,34

 

Второй участок - нагнетательный трубопровод в монтажной камере

 

R₂ = A_ДЛ2l₂ + A_МЕС2∑ξ₂ .

 

A_ДЛ2 = =7.3*10^-7

 

Λ₂ = .

 

A_МЕС2 = .

 

 

Третий участок в наклонном ходке, стволе шахты и на поверхности

 

R₃ = 1,1A_ДЛ2l₃ .

 

Задаваясь разными значениями подачи насоса Q, составляем ряд параметров построения характеристики сети Н_C (табл. 1).

Таблица 1

Q	0	75	150	225	300	375
Q2	0	5625	22500	50625	90000	140625
RQ2	0	2.462	9.848	22.159	39.393	61.552
HC	325	327.462	334.848	347.159	364.393	386.552

 

Нахождение рабочей точки насосной установки

На графике в одном масштабе строится действительная характеристика насоса для n рабочих колес и характеристика сети H_C (рис. 3). Рабочая точка является точкой пересечения характеристики сети и индивидуальной напорной характеристики насоса (точка А).

 

 

 

Рисунок 3 - Характеристика внешней сети и насоса ЦНС300-120….600 с одним рабочим

колесом и с тремя рабочими колесами.

Получена точка с координатами Q_P~290, м³/ч; H_P~365, м; N _P , кВт; η_P~0,71; h^ВС~3.9

Действительная высота всасывания

 

Н^ВС_ДЕЙ = h^ВС + R₁Q_Р²=4+1.4*10^-5 *290²=5.177, м.

Необходимо выполнение условия

 

Н^ВС_ДЕЙ < Н^ВС_ДОП,

 

тогда всасывание будет проходить без кавитации.

Расчетная мощность электродвигателя

N_P = , кВт

 

где k = 1,1 – коэффициент запаса; ρ – плотность воды(0,9982 г/см³).

Принимаем к установке электродвигатель А12-41-4 мощностью N_ДВ=500 (кВт), η_ДВ=93%, n=1500 (мин^-1) (табл. 4 прил.)

Время работы насосов в сутки при откачке нормального и максимального при-

токов

Т_Н = 24 , ч;

Т_MAX = 24 =24 , ч.

Годовой расход электроэнергии на водоотлив

 

Е = , кВт ч

 

где k_Э = 1,05 – коэффициент дополнительных затрат энергии; η_С = 0,96 – к.п.д. сети.

Расход электроэнергии на 1 м³ откаченной воды

е = , кВт ч/м³.

 

---

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 2740; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!