Расчёт водоотливной установки шахты, страница 2

Принимаем для нашей НС устройство с групповым колодцем.

где L_a = 5 м  – длина насосного агрегата;

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

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

       D = 3 м – наружный диаметр колодца;

       L_за = 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 V_эк , 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_pн)

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

                                                     (1.9)

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

                                                             (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.

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 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:

                                           (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):

                                                  (1.12)

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

 Для различных марок сталей значения σ_вр приведены в [1., 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):

                                                        (1.13)

где α_н и α_в  - скорость коррозионного износа наружной и внутренней поверхности стенки трубы, мм/год принимаем из [1., 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):

                                                        (1.14)

где   К_д =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 Д_рт (мм):

                                                        (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 [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/ч	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