Разработка Мыковского карьера лабрадоритов (стр. 9 из 22)
2. Годовая производительность – 5000 м3/год.
3. Данные о водообильности месторождения, химическом составе и температуре воды, содержание твёрдого в воде – суммарный водоприток в карьер при его углублении до проектной отметки за счёт атмосферных осадков и подземных вод составит 315 м3/сут. Воды водоносного горизонта в осадочных отложениях по составу преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые с сухим остатком от 342 мг/л до 530 мг/л. рН от 6,2 до 7,6 общей жесткостью до 8,4 мг*экв/л. Воды водоносного горизонта трещеноватых пород по составу гидрокарбонатно-кальциевые с сухим остатком до 326 мл/л. рН = 7,6 с содержанием СО2 агрессивного 13,2 мг/л и общей жесткостью от3,2 до 4,5 мг*экв/л.
Основные этапы расчёта водоотливной установки содержит выбор насоса и трубопровода, определение параметров рабочего режима, выбор привода и объёма водосборника, энергетическая оценка эффективности спроектированной установки.
9.1. Выбор насоса.
Насос выбирают исходя из обеспечения необходимых подачи и напора установки.
Минимальную необходимую подачу водоотливной установки определяют из условия удаления нормального суточного водопритока за время работы Трс=20 ч, м3/ч:
м3/сут,
м3/ч,где: Qn - нормальный приток воды, м3/ч.
Необходимый напор насоса, м:
м,где: Нг – геометрическая /геодезическая/ высота поднятия воды – расстояние по вертикали от зеркала воды в водосборнике до горизонта слива воды с трубопровода, м:
м,где: Нод – отметка околоствольного двора относительно дневной поверхности, м; Нвс – геометрическая высота всасывания, Нвс=2,5…3,5 м; hт – КПД трубопровода, ориентировочно принимается 0,9…0,95.
Исходя из требуемых значений подачи и напора, по данным промышленного использования насосов и их техническим характеристикам, выбран насос 2К-20/30 (Q=30 м3/ч; Н=24 м).
Выбранный насос проверяют на устойчивость работы по условию:
где:
- необходимое число рабочих колёс; Нко – напор, создаваемый одним рабочим колесом при нулевой подаче; Нк – напор, создаваемый одним рабочим колесом при подаче Qmin /принимается по характеристикам насоса/.Насос 2К-20/30 обеспечивает расчётную подачу и напор.
9.2. Выбор трубопровода.
Выбор трубопровода водоотливной установки сводится к выбору стандартного сечения труб. При этом фактическая потеря напора:
Оптимальная скорость воды в трубопроводе определяют по эмпирической формуле, м/с:
Величину Vэ обосновывают социальным технико-экономическим расчётом из условия минимума приведённых затрат на сооружение трубопровода и эксплуатационных затрат энергии на прокачку воды через него.
Qн номинальная подача насосов, принятая из условий превышения на 15% минимальной подачи.
Диаметр трубопровода напорного става определяется по формуле:
Стандартное сечение диаметра трубопровода принимается 0,245 м.
Коэффициент гидравлического трения
Длина напорного трубопровода, м:
где: a - угол наклона откоса уступа нерабочего борта карьера, по полезному ископаемому a=900; l - ширина горизонтальной площадки уступа, м; nу – количество уступов; l2 – длина труб от нижней бровки уступа до насоса, l2 =15…20 м; l3 – длина труб от верхней бровки уступа до места слива, l3 = 15…20 м; lв – длина подводящего трубопровода, м; lэ-эквивалентная длина прямолинейного трубопровода, учитывающая местные сопротивления в напорном и подводящем трубопроводах, м.
где: Sj- сумма коэффициентов местных сопротивлений для типовой схемы водоотливного трубопровода, Sj = 25…30; Кв – расходные характеристики в напорном трубопроводе, м3/с; d – диаметр трубопровода напорного става.
Фактическая потеря напора в трубопроводе:
Уравнение расходной характеристики трубопровода определяется по формуле:
где: R – сопротивление трубопровода.
Уравнение характеристики имеет вид:
. | H | 22 | 22,2 | 22,8 | 23,8 | 25,1 | 26,9 | 29,1 | 31,6 | 34,5 |
| Q | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 |
С целью увеличения коэффициента готовности резервного трубопровода и снижения удельных энергозатрат рекомендуется предусматривать его постоянную эксплуатацию совместно с рабочим трубопроводом.
Постоянное использование резервного трубопровода в рабочем режиме снижает удельные энергозатраты на откачку воды. С вводом резервного трубопровода потери напора и энергии на преодоление сопротивления итрубопровода сократятся в 4 раза.
9.3. Рабочий режим.
Рабочий режим определяется графическим решением системы уравнений характеристик насоса и трубопровода (см. рис.9.1.). Точка пересечения характеристик определяет рабочий режим. Рабочие параметры насоса:
1. Qр=16 м3/ч;
2. Нр=23,8 м;
3. hp =63%.
Проверка режима работы насоса: hp ³ 0,85hmax, 0,63 ³ 0,85*0,65, где hmax - максимальное КПД насоса, равное 0,65.
При проверке режима работы насоса на отсутствие кавитации должно выполняться условие: Нвр ³ Нвс, 3 м ³ 3 м,
где Нвр = 3 м – допустимая вакуумметрическая высота свасывания насоса в рабочем режиме, м; Нвс = 3 м – проэктная высота всасывания,м.
Условие безкавитационной работы насоса выполняется.
11.4. Выбор привода.
Привод выбирают из условия обеспечения необходимой мощности, Вт:
,где: q – ускорение свободного падения, q=9,8 м*с-2; r - плотность воды, r=1020 кг/м3.
По расчитанной мощности, с учетом частоты вращения насоса, принимаем электродвигатель ВАО-82-2. Двигатель трёхфазный асинхронный короткозамкнутый, преимущественно на напряжение 660В.
Коммутационную аппаратуру двигателя выбирают по уровню его напряжения Uн и рабочему току, А:
Выбранный тип устройства – РВД-6.
11.5. Определение объёма водосборника.
Объём водосборникавыбирают согласно требованиям Правил безопасности. Для главной водоотливной установки минимально возможный объём водосборника, м3:
В качестве водосборника принимают обычно горную выработку определённой площади сечения Sс=5м ´ 6м и высоты hс=4м. С учётом чистки принимаются как минимум две секции.
11.6. Определение эффективности водоотливной установки.
Эффективность спроектированной установки оценивают по отдельным энергозатратам на откачку воды. Суточная производительность работы водоотливной установки по откачке нормального притока воды:
,Годовой расход электроэнергии на водоотлив:
где: 1,05 – коэффициент, учитывающий расход электроэнергии на освещение насосной камеры, сушку электродвигателей, питание аппаратуры, автомотизации др.; hс=0,95…0,98 – КПД электросети; Кп – коэффициент увеличения весеннего притока.
Удельные затраты на подъём 1 м3 воды на высоту 1 м, Вт*ч/(м3*м):
Полученное значение энергозатрат характеризует эффективность использования оборудования и принятых решений в выполненном расчёте. Для использования полученного параметра в качестве обобщённого критерия эффективности полученного проекта следует ориентироваться, что среднестатистическое значение удельных энергозатрат для отрасли составляет 5,2 Вт*ч/(м3*м), минимально возможное – 2,73 Вт*ч/(м3*м).
10. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ.
10.1. Выбор схемы питания и распределения электроэнергии на Мыковском карьере.
10.1.1. Выбор внешнего электроснабжения.
Краткая горно-геологическая характеристика приведена в ранее выполненных разделах проекта.