Проектирование водоотливной установки шахты глубиной расположения околоствольного двора рабочего горизонта относительно поверхности земли 620 м, страница 5

4  Расчет трубопровода.

4.1  Описание водоотливной установки.

    Водоотливная установка с положительной высотой всасывания служит для откачивания воды из шахты.

    В качестве основных насосов используются насосы ЦНС 500 – 720. Откачку номинально­го притока производит один насос. При чём он работает последовательно с погружным на­сосом ЦТВ 16 – 630 – 40,который обеспечивает подпор основному насосу, имеющего малую высоту всасывания.

    Выбор схемы коллектора насосной установки зависит от числа насосов и магистральных трубопроводов. Также коммутация напорных трубопроводов в насосной ка­мере должна обеспечивать откачку притока при ремонте любого её элемента.

    Расчётная схема трубопровода установки составляется с учётом того, что транспортиро­вание воды сопровождается максимальными потерями давления в трубопроводе.

4.2  Определение диаметра трубопровода

        На величину диаметра в первую очередь влияет расход воды через трубопровод, а давление воды и абразивность механических примесей в меньшей степени.

    Разобьём трубопровод на три части : напорную, всасывающую и коллектор.

1.  Определение диаметра напорного трубопровода. Расчет внутреннего диаметра напорного трубопровода (предварительно) (d_и), мм.

d_н=18,8                                                                    (4.1)

где   Q_р.тр – расход воды в трубопроводе, м³/ч;

 

V_эк – экономическая скорость движения воды в напорном трубопроводе

V_эк = 2,5 м/с (рекомендуемая скорость для горных предприятий, согласно методического указания [1])

d_н=18,8= 379,7 мм

d=1,3d==493,6 мм

2. Определение диаметра всасывающего трубопровода.  

    Для уменьшения гидравлических сопротивлений диаметр всасывающего трубопровода  d_вс(мм) следует принимать больше расчетного значения d_и , таким образом  d_вс = 500 мм.

3. Определение диаметра коллектора.

В коллектор принимаем трубу 400 мм

4.3  Определение толщины стенки трубопровода.

    Толщина стенки напорного трубопровода определяется из условий прочности по максимальному давлению воды с учетом его срока службы и интенсивности износа внутренней и наружной поверхности.

Р_р = 1,25 gH_н 10^-6                                            (4.2)

где- плотность воды (после осветления в водосборнике шахты);

=1020 кг/м³ (согласно условиям методического указания [1])

g – ускорение свободного падения;

g = 9,81 Н/кг

H_н – напор, создаваемый одним насосом при откачке минимального притока или группой насосов при откачке максимального притока (больший из них),м

H_н = 666 м

Р_р = 1,25· 1020· 9,81·666 ·10^-6 = 8,3 МПа

    Расчетная толщина стенки трубы из условия прочности ₀ (мм):

₀ =                                                                   (4.3)

где  Р_р – расчетное давление воды в напорном трубопроводе, МПа;

Р_р = 8,3 МПа (см. расчет выше)

– временное сопротивление материала на разрыв, МПа

= 500 МПа (согласно таблице «Временное сопротивление разрыву трубной стали» для Ст5 [1])

 =  ; =

Толщина стенки с учетом срока службы:

_т = (α_н + α_в)·Тр = (0,15 + 0,2) ·25 = 8,75 мм                 (4.4)

где  Т_р – расчетный срок службы напорного трубопровода, лет;

Т_р = 25 лет

    Необходимая толщина стенки напорного трубопровода  с учетом условий эксплуатации и материала труб, МПа:

 =                                                                 (4.5)

где  ₀ – расчетная толщина стенки, мм;

₀ = 7,88 мм (см. расчет выше)

К_д – допустимое уменьшение толщины стенки труб из-за минусового допуска при производстве;

К_д = 10–15% (согласно условию методического указания)

_к.в. – скорость коррозийного износа внутренней стенки трубы, мм/год;

_к.в. = 0,1 мм/год(согласно таблице «Скорость коррозии внутренней поверхности трубы»)

_к.н. – скорость коррозийного износа наружной стенки трубы, мм/год;

_к.н. = 0,15 мм/год (согласно условию из методического указания)