Расчет водоотливной установки. Расчет вентиляторной установки. Проверка устойчивости режима работы насоса

Министерство образования и науки  Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева

Кафедра: Стационарных и транспортных машин

Расчетно-пояснительная записка

курсовой работы по Стационарным машинам

на тему: “Расчет водоотливной установки”, “Расчет вентиляторной установки”,

Выполнил студент гр. ГЭз(т) - 093:

Проверил:

             доц. к.т.н.

Белово 2011.

Содержание:

1.Расчёт водоотливной установки………………………………………………2

1.1   Обоснование схемы водоотлива…………………………………………2

1.2   Определение производительности насоса…………….............................2

1.3   Ориентировочный напор насоса……………………………………….…2

1.4   Выбор типоразмера насоса……………………………………………….2

1.5   Проверка устойчивости режима работы насоса…………………….…...3

1.6   Выбор коллектора и устройство насосной станции…………………….4

1.7   Расчёт трубопроводов………………………………………………….….5

1.8   Расчётная схема трубопровода……………………………………….…...7

1.9  Расчёт потерь напора в трубопроводе…………………………………....8

1.10Уравнение характеристики трубопровода…………………………….…9

1.11Максимальная высота всасывания насоса………………………………10

1.12Мощность  и выбор двигателя насоса…………………………………...11

1.13Организация работы установки и её экономические показатели……...11

1.14Расход электроэнергии……………………………………………………12

1.15Емкостьводосборника…………………………………………………….12

2.Расчётвентиляторной установки……………………………………………...13

2.1Регулированиерабочих режимов………………………………………….13

2.2Расчётныепараметры работы ГВУ………………………………………..13

2.3Выбортипа и номера вентилятора………………………………………...13

2.4Построение графиков вентиляционных сетей…………………………...15

2.5Определениепараметроврабочих режимов……………………………....16

2.6Резерв подачи вентилятора.……………....................…......…............…17

2.7Способ реверсирования вентиляционной струи… ....................……..17

2.8Выбор приводного электродвигателя…………….  ...............………...17

2.9 Среднегодовой расход электроэнергии………….... ...........................18

Список литературы ......................................................................................19
1.Расчёт водоотливной установки.

Исходные данные для выполнения расчёта:

Глубина (расстояние по вертикали) расположения околоствольного двора рабочего горизонта относительно поверхности земли:     Hш = 160 м

Нормальный часовой приток воды в горные выработки рабочего горизонта(шахты):                                                                   Qч.н. = 180 м³/ч

Максимальный часовой приток воды:                               Qч.max = 240 м³/ч

Водородный показатель воды:                                                               pH=5 ед.

Срок службы водоотливной установки:                                                Т=15 лет

1.1 Обоснование схемы водоотлива.

Проектируя водоотливную установку, принимается одноступенчатая схема откачивания, т.е. с рабочего горизонта  непосредственно на дневную поверхность без промежуточных перекачных станций.

1.2 Определение производительности насоса.

Q_PH = 1,2·Q_{ч max} = 1,2·240 = 288 м³/ч;                                             (1)

где Q_{ч max} - максимальный часовой приток воды в шахту, м³/ч

1.3 Ориентировочный напор насоса для шахт вскрытых вертикальными стволами:

Н_н.ор = 1,15·Нг = 1,15·164 = 188,6 ,  м,                        (2)

где Нг – геометрическая высота подъёма воды из шахты, м.

Н_г =Н_ш+Н_вс.ор+h_n = 160 +3+1 = 164 м,                (3)

где _Нвс.ор = 3м – ориентировочная высота всасывания, м

h_n=1м – превышение трубопроводом устья клетьевого ствола, м.

1.4 Выбор типоразмера насоса.

Выбор типоразмера насоса производится по графикам рабочих зон насосов типа ЦНС. Для чего на оси этого графика наносим значения QPH   и Нна на пересечении этих координат находится точка, которая   определяет рабочее поле типоразмера насоса. Графики  рабочих зон насосов показаны на рис. 1. 1.

Принимаю насос ЦНС300-120.....600.

Рис. 1.1 Поля рабочих режимов насосов типа ЦНС

Определение числа рабочих колёс (ступеней):

Zk=H_op / Н_1К  = 188,6/66 = 3  шт,              (4)

где Н_1К – напор, создаваемый одним рабочим колесом, м. соответствующая значению максимального КПД насоса.

Общее число насосных агрегатов водоотливной установки должно  быть не менее  3х  рабочий,резервный и находящийся в ремонте.

1.5 Проверка устойчивости режима работы выбранного насоса определяется соотношением

0,95· Zk·Н₁₀≥Нг ; м                                               (5)

где Н₁₀ – напора на одно колесо выбранного типоразмера насоса при нулевой производительности по его рабочей характеристике, м.

0,95 · 3 · 64 ≥  164, м

182,4  > 164, м . То  есть условие устойчивости выполняется.

Технические характеристики насоса:

1.   Тип насоса                                         ЦНС 300-120.....600     

2.   Производительность в зоне экономичности       300 м³/ч                   

3.   Напор                                                                       120 м                       

4.   КПД                                                                              0,6                   

5.   Частота вращения                                         1475 об/мин                                                           

6.   Допустимая высота всасывания                                  6 м                        

7.   Мощность электродвигателя                               200 кВт                    

8.   Масса насоса                                                         2600 кг                        

9.   Габаритные размеры насоса           2580х1050х1145 мм                    

10. Допустимая температура воды                    от 1 до 40ºС

1.6 Выбор коллектора и устройство насосной станции.

1.6.1 Схема коллектора принимается с учетом схемы откачивания притоков

Рис. 1.2 Схема кольцевого коллектора с тремя насосами и двумя трубопроводами:1 - индивидуальный трубопровод; 2 – тройник для подключения насоса; 3 – байпас для сброса воды из коллектора; 4 – магистральный трубопровод; №1, №2, №3 – номера

1.6.2 Устройство насосной станции (НС).

Устройство типовой насосной станции с положительной высотой всасывания, которая рассчитана на применение насосов с допустимой высотой всасывания  (Н_в.доп>3-5м).

Эти станции бывают трёх типов по конструкции водоприёмных колодцев:

- с индивидуальными колодцами квадратного или круглого сечения;

- с групповыми колодцами на 2-3 всаса круглого сечения площадью 10-16 м² каждый;

- с общей траншеей вдоль оси станции шириной 1,2-2 м.

Применение станций с водозаборной траншеей позволяет уменьшить объём горных работ на стадии строительства, сократить длину всасывающих трубопроводов и упростить эксплуатацию водозаборного сооружения (траншеи).           Этот тип насосной принимается в курсовой работе, как более предпочтительный.

1.7 Расчёт трубопроводов.

1.7.1. Расчёт диаметра напорного трубопровода.

Внутренний диаметр напорного трубопровода (условный):

d_y.н = 18,8·( Q_ун / V_эк)^½ = ( 288/3)^½ =184,24, мм.                       (6)

где V_эк – экономичная скорость движения воды, принимаем