Расчет подъемной установки с глубины вертикального ствола 200 м, страница 4

Число рабочих колес:

Z_к = H_ор/H_к = 229/60 = 3,48

Принимаем 5 рабочих колес

Напор при нулевой подаче:

Н₀ = Z_кH_ко = 4*67 = 268 м

Проверка по условию устойчивой работы:

Н_г ≤ 0,95 Н_о = 0,95*268 = 233,8 м

Расчет характеристики насоса:

Н_с = 67 м; А = 40,1*10^-3; В = 221*10^-6

Н = Z (H₀ + AQ - BQ²) = 4(67 + 40,1*10^-3Q - 221*10^-6Q²)

Рабочая характеристика насоса.

Таблица 1.

Q, м /ч	0	50	100	150	200	250	300	350
Н,м	335	342	344	340	331	316	296	270

Расчет трубопровода.

Оптимальный диаметр трубопровода:

D_опт = К* 0,0131 Q^0,476 = l*0,0131*300^0,476 = 0,198 м

Принимаем трубы с наружным диаметром 219 мм.

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

Толщина стенки:

S = 100[К₁ Др + (d₁+d₂)T] / 100-К_с = 100[2,27*0,219+6,02+(0,15+0,1)*10] / 100-

15=6,46 мм

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%.

Принимаем трубы для напорного трубопровода бесшовные горячедеформированньте (ГОСТ 8722-78) с внутренним диаметром 205 мм и толщиной стенки d=7 мм, для подводящего трубопровода применяем трубы с наружным диаметром d_нп = 273мм и внутренним d_вn=259 мм.

Скорость воды в подводящем трубопроводе

 V_n = 4Q/πd² П=4*300/3,14*3600*0,205²=2,53

Коэффициент гидравлического трения:

Потери напора:

а) в подводящем трубопроводе

где l_n – длина подводящего трубопровода, l_n = 10м

б) в напорном трубопроводе:

Суммарные потери в трубопроводе:

∑h = ∑h_n + ∑h_н = 1,07+30,98=32,05≈32 м

Напор насоса:

Н=Н_г + RQ²

R = Н-Н_г / Q² = ∑h / Q² = 32/300²= 0,00036

H = 244+0,00036Q².

Рабочая характеристика сети.

Таблица 2.

Q, mj/h	0	50	100	150	200	250	300	350
Н,м	244	246	248	252	258	266	276	288

КПД трубопровода

h_тр = 204/285 = 0,87

Мощность двигателя:

N_P = QpqH / 1000h = 330*100*9,81*285/1000*0,79*360 = 324,4 кВт

Принимаем двигатель для насоса ЦНС 300-600 ВАД< 4; N = 400 кВт;

n = 1500 об/мин.

Коэффициент запаса мощности двигателя:

K_r = N/N_p = 400/324 = 1,2

КПД водоотливной установки:

h_У  = h h_y h_тр = 0,79*0,9*0,87 = 0,62

Емкость водосборника и режим работы:

Т = 24*230/330 = 16,7 м;

Т_mах = 24*300/330 = 21,8 м;

V = 4Qcp = 4*230=920 м³.

З. Расчет вентиляторной установки.

Категория шахты по газу сверхкатегорная

Расход воздуха                                                                                      286 м³/с

Депресси шахты: min                                                                           2120 Па

                              max                                                                           4040 Па

По  сводному  графику областей промышленного  использования шахтных центробежных вентиляторов принимаем вентилятор ВЦД - 47.

h_min = 0,69; h_max = 0,73;

Необходимая мощность электродвигателя: N=θ h_max / h_max10³ = 2864040/0,73*1000 = 1583 кВт

Принимаем двигатель МП-1600-400, мощностью N=1600 кВт

h_дв=500 об/мин; h_cp=0,71; h = RQ²

R_min = h_min / Q² = 2120/286² = 0,026

R_max = h_max / Q² = 4040/286² = 0,049.

Таблица 3.

показатели	0,25Q	0,5Q	O,75Q	Q	1,25Q
Q, m3/c	71,5	143	214,5	286	357,5
hmin	132,9	531,6	1196,3	2120	3313
hmax	250,5	1002,0	2254,5	4040	62262,5

Резерв производительности вентилятора:

Среднегодовой расход электроэнергии:

Э = Qh_cp t n/1000 h_cp h_n h_q h_c h_p

где h_cp - среднее значение депрессии;

t - число рабочих часов вентилятора в сутки;

n - число рабочих дней в году;

h_cp - средний КПД вентиляторной установки;

h_n - КПД передачи, 0,9-0,95;

h_q - КПД электросети, 0,95;

h_p - КПД регулирования, 0,8-0,9.

 кВт ч.