Расчет водоотливной установки шахты, глубина горизонта которой равна 270 м, страница 3

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

                                                     (4.1.9)

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

                                                             (4.1.10)

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

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 Р_р (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:

                                           (4.1.11)

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

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

        Н_н -  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):

                                                  (4.1.12)

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

 Для различных марок сталей значения σ_вр приведены в [5., табл. П8.1].

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

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

                                                        (4.1.13)

где α_н и α_в  - скорость коррозионного износа наружной и внутренней поверхности стенки трубы, мм/год принимаем из [5., табл. П8.2]; α_н = 0,15 и α_в = 0,1

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

Расчетная толщина стенки трубы δ (мм):

                                                        (4.1.14)

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

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 Д_рт (мм):

                                                        (4.1.15)

По ГОСТу на трубы требуемого качества следует выбрать трубу наружным диаметром, ближайшим к расчетному (Д_рт), и толщиной стенки больше расчетной. Характеристики труб, наиболее часто используемые для насосных установок, приведены в [5., 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:

                                                 (4.1.16)

Характеристики выбранных труб для насосной установки. Таблица 4.1

Трубопровод	Дст.н, мм	Дст.в, мм	δст, мм	Р, МПа	Qр.т, м3/ч	V, м/с	Марка стали
(ИТ), (КТ)	325	295	15	1,1	480	1,95	Ст5
(МТ)	426	396	15	1,1	480	1,08	Ст5
(ВТ)	426	406	10	1,1	480	1,03	Ст5