Расчёт водоотливной установки шахты, страница 2

Принимаем для нашей НС устройство с групповым колодцем.

где La = 5 м  – длина насосного агрегата;

       Lт = 2,5 м – ширина технологического прохода для выполнения транспортных и монтажных работ;

       Lз = 0,5 м - ширина прохода между фундаментом насосного агрегата и колодцем по наружному диаметру;

       D = 3 м – наружный диаметр колодца;

       Lза = 1,3 м -  ширина прохода между фундаментами двух насосных агрегатов.

1.4 Расчет трубопроводов

1.4.1 Расчет диаметра трубопровода

Этот расчёт производим с учётом уже выбранной схемы трубного коллектора и заданных режимов откачивания притоков воды в горные выработки из водосборников или зумпфов.

На величину диаметра в первую очередь влияет расход воды через трубопровод. Давление воды и абразивность механических примесей в ней влияют на диаметр, но в меньшей степени.

Для горных предприятий рекомендуется экономичная скорость движения воды в напорном трубопроводе Vэк , которая рассчитывается по формуле:

                                                       (1.8)

Диаметр индивидуального трубопровода следует определять из расчётной производительности одного насосного агрегата или группы агрегатов, обеспечивающих откачку максимального притока не бола чем за 20 часов (Q)

Предварительно внутренний диаметр индивидуального напорного трубопровода   dи  (мм) определим по формуле

                                                     (1.9)

По рекомендациям ВНИИГМ диаметр магистрального трубопровода dм (мм) для двух насосов (или двух групп) следует принимать с учетом величины dи:

                                                             (1.10)

Диаметр труб коллектора в пределах насосной камеры должен быть согласован с условным диаметром напорного патрубка насоса и запорной арматуры (задвижек, обратных клапанов, отводов и т.д.).

Для уменьшения гидравлических сопротивлений диаметр всасывающего трубопровода   dвc (мм) следует принимать больше расчётного значения dи, но не больше, чем диаметр всасывающего патрубка насоса dвc.н (мм), на 25-50 мм. Не следует при проектировании закладывать скорость воды во всасывающем трубопроводе более 1 м/с.

1.4.2 Определение толщины стенки труб

Толщина стенки напорного трубопровода определяется из условия прочности по максимальному давлению воды с учётом его срока службы и интенсивности износа внутренней и наружной поверхностей.

Расчётное давление в трубопроводе Рр (МПа) следует принимать равным максимальному давлению по характеристике насоса или в 1,25 раза больше рабочего и для нижнего сечения напорного трубопровода определять по формуле:

                                           (1.11)

где  ρ - плотность воды (после осветления в водосборнике шахты -1020, кг/м3;

        g = 9,81 - ускорение свободного падения, Н/кг (Н/кг = м/с2);

        Нн -  напор, создаваемый одним насосом при откачке минимального притока или группой насосов при откачке максимального притока (больший из них), м.

Расчетная толщина стенки трубы из условия прочности   δ0 (мм):

                                                  (1.12)

где   σвр - временное сопротивление материала трубы на разрыв, МПа.

 Для различных марок сталей значения σвр приведены в [1., табл. П8.1].

Принимаем материал для изготовления труб Ст5, тогда σвр = 500 МПа.

 Толщина стенки трубы с учетом её срока службы   δт (мм):

                                                        (1.13)

где αн и αв  - скорость коррозионного износа наружной и внутренней поверхности стенки трубы, мм/год принимаем из [1., табл. П8.2]; αн = 0,15 и αв = 0,1

        Тр -  расчетный срок службы напорного трубопровода (в угольных и рудных шахтах 8-25 лет), год, принимаем Тр = 25 лет

Расчетная толщина стенки трубы δ (мм):

                                                        (1.14)

где   Кд =10-15- допустимое уменьшение толщины стенки труб из-за минусового допуска при производстве, %.

1.4.3 Выбор труб и расчетная скорость воды

ГОСТы на трубы нормируют наружный диаметр и толщину стенки, поэтому для выбора трубы необходимо предварительно определить расчетный наружный диаметр трубопровода Дрт (мм):

                                                        (1.15)

По ГОСТу на трубы требуемого качества следует выбрать трубу наружным диаметром, ближайшим к расчетному (Дрт), и толщиной стенки больше расчетной. Характеристики труб, наиболее часто используемые для насосных установок, приведены в [1., прил. 4].

Для всасывающего трубопровода следует принимать трубы требуемого диаметра с минимальной толщиной стенки, так как статическое давление в нем меньше 0,1 МПа (1 ат).

По ГОСТу принимаем:

 , 

Расчетную скорость воды   V (м/с) расчетного расхода определим по формуле:

                                                 (1.16)

Таблица 1.1 Характеристики выбранных труб для насосной установки.

Трубопровод

Дст.н, мм

Дст.в, мм

δст, мм

Р, МПа

Qр.т, м3

V, м/с

Марка стали

(ИТ), (КТ)

325

271

27

6,25

420

2,02

Ст5

(МТ)

426

372

27

6,25

420

1,074

Ст5

(ВТ)

426

406

10

6,25

420

0,902

Ст5

Примечание.

(ИТ) и (МТ) - индивидуальный и магистральный напорный трубопровод; (ВТ) - всасывающий трубопровод; (КТ) - коллектор.

1.4.4 Расчетная схема трубопровода