Расчет водоотливной установки с максимальным притоком воды 210 м.куб./час

9.1. Расчет водоотливной установки

Исходные данные:

Максимальный приток воды, Q_max                                                     210 м³/час

Нормальный приток воды, Q_р                                                             150 м³/час

Глубина ствола, H_ш                                                                              200 м

Состав воды                                                                                 нейтральная

Длина подводящего трубопровода                                                      10 м

Длина напорного трубопровода                                                           700 м

Выбор насоса:

                                    м³/ч                                                                          (9)

Геометрический напор [9]:

                                              ,   (9.1)

где Н_вс.ор – ориентировочная высота всасывания, Н_вс.ор=3 м;

h_п – расположение труб над уровнем устья ствола шахты, h_п=1 м.

м.

Ориентировочный напор насоса [9]:

                                     м.                                                                        (9.2)

Принимаем к установке 3 насоса ЦНС 300-120÷600 с Q_опт = 300 м³/час и напор на одно рабочее колесо Н’_к = 60 м. Напор одного рабочего колеса при нулевой подаче Нк₀ = 67 м.

Число рабочих колес:

                                            . (9.3)

Принимаем 4 рабочих колеса

Напор при нулевой подаче:

 м.

Проверка по условию устойчивой работы:

Расчет трубопровода

Оптимальный диаметр трубопровода [9]:

                                             .  (9.4)

 м.

Принимаем трубы с наружным диаметром 273 мм.

где К — коэффициент, зависящий от числа напорных трубопроводов (при двух трубопроводах К=1)

Толщина стенки:

                                     ,                                                                        (9.5)

где  К₁ – коэффициент, учитывающий прочностные свойства материала труб (для СТ-20, К,=2,27);

Д – наружный диаметр трубы, м;

Р – давление в нижней части колонны труб Р=6,02 мПа;

d₁ – скорость коррозийного износа наружной поверхности труб, a₁ = 0,15 мм/год;

d₂- скорость коррозийного износа внутренней поверхности труб, d₂ = 0,1;

Т - срок службы трубопровода, Т=10 лет;

К_с - коэффициент  учитывающий минусовой допуск толщины стенок, К_с=15%.

 мм.

                                      мм,                                                                        (9.6)

где d_Н – внутренний диаметр, мм.

                            мм.                                                                        (9.7)

                                    мм.                                                                        (9.8)

Принимаем трубы для напорного трубопровода бесшовные горячедеформированньте (ГОСТ 8722-78) с внутренним диаметром 255 мм и толщиной стенки d=9 мм, для подводящего трубопровода применяем трубы с наружным диаметром d_нп = 323 мм и внутренним d_n=307 мм.

Скорость воды в подводящем трубопроводе [9]:

                м/с.                                                                        (9.9)

             м/с.                                                                       (9.10)

Коэффициент гидравлического трения:

Потери напора:

а) в подводящем трубопроводе

 м,                (9.11)                                              

где l_n – длина подводящего трубопровода, l_n = 10 м.

б) в напорном трубопроводе:

м.                                                                    (9.12)

Суммарные потери в трубопроводе:

                                    м.                                                                       (9.13)

Напор насоса:

H = 204+0,00012Q².

Рабочая характеристика сети представлена в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Рабочая характеристика сети

	0*Qр	0,25*Qр	0,5*Qр	0,75*Qр	1*Qр	1,25*Qр
Q, м3/ч	0	63	126	189	252	315
Нс, м	204	204,5	206	208,3	212	216

КПД трубопровода

Мощность двигателя:

                    кВт.                                                                       (9.14)

Принимаем двигатель для насоса ЦНС 300-600 ВАО2-450 В-4; N = 400 кВт;

n = 1500 об/мин; η=0,94; cosφ=0,9.

Коэффициент запаса мощности двигателя:

                                                .   (9.15)

Число часов работы насоса в сутки при откачке нормального притока определяется по формуле:

                                         ч.                                                                       (9.16)

Число часов работы насоса в сутки при откачке максимального притока определяется по формуле:

                                       ч.                                                                       (9.17)

Годовой расход электроэнергии определяется по формуле (кВт*ч):

                     ,                                                                       (9.18)

где - КПД насоса;

       - КПД двигателя;

       - КПД электрической сети;

       - число дней в году с нормальным притоком воды;

        - число дней в году с максимальным притоком воды.

 кВт*ч.

Годовой приток воды определяется по формуле:

                                     , м³.                                                                       (9.19)

м³.

Удельный расход электроэнергии определяется по формуле:

                                        кВт.                                                                       (9.20)

Полный расход электроэнергии на 1 м³ откаченной воды определяется по формуле:

                  кВт·ч/м³.                                                                       (9.21)

Коэффициент полезного действия водоотливной установки определяется по формуле:

                                                 .    (9.22)

С другой стороны