Курсова робота:
Розрахунок водовідливної установки
ВСТУП
Розробка корисних копалин підземним і відкритим способами характеризується значними припливами підземних вод. Тому необхідно робити комплекс складних робіт з попередження їхнього надходження в кар'єрні виробітки. Частка витрат на осушувальні заходи в загальному комплексі гірських робіт досягає 10-15% капіталовкладень. При осушенні родовищ осушувальні роботи мають за мету завчасно знизити припливи й напори вод, а так само здійснити їхній плавний перехід за межі кар'єрного поля. Для видалення води з кар'єру обладнаються складні водовідливні установки, безперебійна робота яких забезпечує безпечне відпрацьовування родовищ і створює необхідні умови праці. Частка припливів шахтних вод у кар'єр має велике значення при проектуванні й експлуатації водовідливних установок. Вона визначає: тип насосних агрегатів, їхню продуктивність, режими роботи, розташування водовідливних установок по горизонтах кар'єру. Невідповідність між продуктивністю водовідливних установок і припливами вод, як правило, тягне за собою затоплення робочої зони кар'єру. Причини подібних явищ у неправильному виборі встаткування водовідливної установки без обліку очікуваних припливів вод.
1. РОЗРАХУНОК ВОДОВІДЛИВНОЇ УСТАНОВКИ
1.1 Визначення нормального й максимального припливів
Номінальна подача насоса при максимальному числі годин його роботи в добу:
(1.1)де
- нормальний годинний приплив, м3/год; - максимальне число годин роботи насоса в добу, відповідно доправилами безпеки, 20ч.
Для шахт геодезична висота
(1.2)де Hш - глибина шахти, м;
- висота усмоктування насоса, м. При позитивній висоті усмоктування ставиться знак “+”, при негативній висоті - “-“ , - перевищення зливу води на поверхні щодо устя стовбура, 1,5(2 м;1.2 Необхідний орієнтовний напір насоса
(1.3)де
- геодезична висота шахти, м.1.3 Вибір типу насоса і їхньої кількості
Орієнтовно виробляється вибір типу насоса, для чого будується ескізний графік характеристики насосів, близьких до параметрів насосної установки (Нн, Qн).
На підставі раніше обчислених: номінальної подачі насоса Qн і орієнтовного напору Нм – по каталозі насосів вибираємо найбільш підходящий тип і марку насосів.
Виписується з каталогу тип насоса і його марка із вказівкою подачі й напору на одне колесо.
ЦНС 500-160-800
Оптимальна подача – 500 м/ч
;Напір одного робочого колеса - 81,3 м.
Обраний насос перевіряється на наявність робочого режиму в зоні
промислового використання й на стійкість.
(1.4)де
- напір насоса при закритій засувці, м; - число коліс насоса. Для спіральних насосів їхнє число міняти не можна. Для насосів серії ЦНС їхня кількість повинне бути в межах від 2 до 10.Кількість робочих коліс:
(1.5)Де Н – напір одного робочого колеса при нульовій подачі
Округляємо кількість робочих коліс до найближчого цілого значення - 4.
1.4 Розрахунок потрібного діаметра трубопроводу і його вибір
Трубопровід є одним з найважливіших елементів водовідливної установки. До трубопроводу пред'являються наступні вимоги:
- доступність для огляду й ремонту;
- наявність резервних ставків і можливість швидкого перемикання на резервний трубопровід в автоматичному режимі;
- стійкість до агресивних впливів рудничної води;
- мінімальні капітальні й експлуатаційні витрати;
- мінімальні гідравлічні опори.
Оптимальний діаметр напірного трубопроводу
(1.6)де
- номінальна подача насоса при максимальному числі годин його роботи в добу, м3/год; - коефіцієнт, що враховує кількість напірних трубопроводів, кількість трубопроводів 2,отже =1.За отриманим значенням вибирається стандартний діаметр трубопроводу. Діаметр усмоктувального трубопроводу приймається на 25(50 мм більше напірного.
Приймаємо діаметр напірного трубопроводу – 245 мм, що всмоктує - 299 мм.
Товщина стінки напірного трубопроводу
(мм) (1.7)де
- стандартний зовнішній діаметр нагнітального трубопроводу, м; - тиск - 6 Мпа в напірного патрубка; 3 Мпа в що підводить. - термін служби трубопроводу, 10 років.Приймаємо товщину стінки напірного трубопроводу - 7 мм.
Внутрішній діаметр напірного трубопроводу:
Dвнутр=Dст-2δ (1.8)
Dвнутр=245-2·7=231 мм
Товщина стінки усмоктувального трубопроводу:
Приймаємо товщину стінки усмоктувального трубопроводу - 7 мм.
Внутрішній діаметр усмоктувального трубопроводу:
Dвнутр = 299 – 2∙ 7 = 285 мм
Обрані стандартні діаметри трубопроводу перевіряються по швидкості руху води:
(1.9)де
- стандартний внутрішній діаметр трубопроводу, м.Швидкість руху води в нагнітальному трубопроводі повинна бути в межі 1,5(2,5 м/с, в усмоктувальному - 0,5 1,7 м/с.
1.5 Розрахунок характеристики мережі
Основне рівняння мережі водовідливної установки
(1.10)де
- постійна трубопроводу, год2/м5.Постійну трубопроводу можна визначити по формулі
(1.11)де (- коефіцієнт гідравлічного тертя в трубопроводі - 0,03;
- довжина трубопроводу, м; - сумарний коефіцієнт місцевих опорів; - стандартний внутрішній діаметр трубопроводу, м.Для нагнітального трубопроводу:
Для усмоктувального трубопроводу:
Довжина трубопроводу при відкритому водовідливі:
де l1 – довжина трубопроводу по насосній камері – 20 м;
l2 – довжина труб у трубному ходці – 20 м;
l3 – довжина труб на поверхні від устя стовбура до місця зливу – 60 м
1.6 Визначення сумарних втрат напору в трубопроводі
Таблиця 1 - Визначення коефіцієнта місцевого опору для нагнітального трубопроводу
№ | Найменування місцевого опору | Величина | Кількість | Сума |
1. | Коліно 135° | 0,195 | 3 | 0,585 |
2. | Засувка відкрита | 0,27 | 1 | 0,27 |
3. | Коліно 90° | 0,64 | 3 | 1,92 |
4. | Зворотний клапан | 14,5 | 1 | 14,5 |
Усього | 17,275 |
Таблиця 2 - Визначення коефіцієнта місцевого опору для усмоктувального трубопроводу