Определение рабочего режима и количества насосов

Выбор типа насоса и определение числа рабочих колес

Определяем минимальную подачу насоса:

м³/ч

где Q_min – минимальная подача насоса, м³/ч.

Необходимый напор насоса определяется по зависимости:

;

где Н_г – геометрический напор, г;

Н_г =Н_ш+Н_вс= 355+3 = 358 м

где Н_ш – расстояние по вертикалу от уровня околоствольного двора до сечения вытекания воды из нагнетательного трубопровода, м; Н_вс – принятая геометрическая высота всасывания, (3...7) м; L – длина нагнетательного трубопровода, определяется по формуле:

м

где α – угол наклона ствола, град; - 90⁰; l₁ – длина труб в насосной камере от приемного устройства наиболее удаленного насоса до трубного ходка; l₂ – длина труб в трубном ходке – 15 м; l₃ – длина труб на поверхности от ствола к месту слива – 15 м; і – оптимальный гидравлический уклон, принятый в интервале значения от 0,025 до 0,05; ∑l_экв – эквивалентная длина всех местных сопротивлений трубопровода, определенная по зависимости:

м м

где: Sx – сумма коэффициентов местных сопротивлений трубопроводов – 20.

Определим минимальный и максимальный напоры насоса (Н'_min и H'_max):

Минимальный напор (Н'_min) при і=0,025.

м

Максимальный напор (H'_max) при і=0,05.

м

По графикам рабочих зон шахтных центробежных насосов принимаем насос ЦНСД 900…1000

Необходимое число ступеней (рабочих колес) может быть найдено соответственно зависимости:

где Н_k – напор, создаваемый одним рабочим колесом при Q'_min; Н_k= 136 м

Соответственно этой зависимости принимаем число рабочих колес Z = 3

Проверка устойчивости работы насосов

Для устойчивой работы насоса необходимое соблюдение условия:

Н_г≤0,95Н_ко^.Z;

где Н_ко – напор, создаваемый одним рабочим колесом при закрытой задвижке, Н_ко = 130 м

358 ≤ 0,95 130 3; 358 ≤ 370

Проведенный расчет показывает, что условие устойчивой работы насосов выполняется.

Определение оптимального диаметра нагнетательного трубопровода

Расчет диаметра нагнетательного трубопровода выполняется по оптимальной скорости движения в нем воды.

Определяем среднечасовой приток воды в шахту:

м³/ч

Относительный приток:

где Q_нн – номинальная подача насоса.

Принимаем значение оптимальной скорости воды 2,5 м/с

По принятому значению оптимальной скорости определяем расчетный оптимальный диаметр нагнетательного трубопровода:

м

где - оптимальная скорость воды, м/с.

Принимаем для напорного трубопровода стальные бесшовные горячедеформированные трубы по ГОСТ 8732-78, из марок стали: Ст.4сп, с временным сопротивлением разрыва 420 МПа.

Для определения толщины стенок трубы рассчитываем ее на прочность и учитываем коррозийный износ за время его эксплуатации.

Расчет на прочность делаем по давлению, которое составляет 1,25 от рабочего по зависимости:

МПа

где Р_р – расчетное давление, МПа; ρ≈1000 – плотность шахтной воды, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

Соответственно ГОСТУ 3845-75 необходимая минимальная толщина стенки трубы определяется по уравнению:

м

С учетом коррозийного износа толщина стенок стальных труб, которые прокладываются в вертикальных стволах, определяется по формуле:

мм

где δ' – расчетная толщина стенок, мм; δ_кн – скорость коррозии внешней поверхности материала трубы, ≈0,25 мм/год.; δ_кв– скорость коррозии внутренней поверхности материала трубы, 0,1 мм/год; К_Д – коэффициент, который учитывает минусовый допуск толщины стенки, %.

По ГОСТ 8732-78 принимаем диаметр трубы: d = 351 мм; толщину стенки δ = 10 мм; внутренний диаметр d = 331 мм.

Определение рабочего режима и количества насосов

Для определения рабочего режима насосов строим в одном масштабе и в общей координатной сетке напорные характеристики насосов и трубопроводов.

Уравнение напорной характеристики для принятого диаметра трубопровода:

Н = Н_г+аQ²

Квадрат расходной характеристики определяется по формуле

м³/с

Гидравлическое сопротивление трубопровода при расчете определяется по зависимости:

с²/м⁵

Тогда

Н = Н_г+аQ² = 723 + 0,0000284 Q²

Подставляя значение расхода от 0 до 900 м³/ч в уравнение напорной характеристики трубопровода, получим данные для построения его графика. Расчетные данные приведены в таблице

Расчетные данные напорной характеристики трубопровода

Напорную характеристику и КПД насоса строим по его паспортным данным. Точка пересечения напорных характеристик насоса и сети определяют рабочий режим каждого из насосов, который характеризуется следующими параметрами:

- подача насоса: Q_р= 880 м³/ч;

- рабочий напор Н_р= 380 м;

- ККД насоса: η_р= 0,76 ;

- допустимая вакуумметрическая высота всасывания 5,4.

Проверяем рабочий режим насоса на экономичность по условию:

η_p≥0,85 η_max

0,76 ≥ 0,85 0,76

0,76 > 0,64

Неравенство показывает, что рабочий режим экономичный.

В соответствии с "Нормами технического проектирования угольных и сланцевых шахт" при одновременной работе 1 насоса необходимо иметь 1 в резерве и 1 – в ремонте. Всего – 3 насоса.

Выбор диаметра всасывающего трубопровода и проверка рабочего режима накавитацию

Принимаем диаметр всасывающего трубопровода насоса равняющимся диаметру нагнетательного.

Безкавитационная работа насоса обеспечивается при выполнении неравенства:

;

где Н_вак – расчетная вакуумметрическая высота всасывания.

Определим расчетную вакуумметрическую высоту всасывания:

м

где l_в – длина всасывающего трубопровода наиболее отдаленного от приемного колодца насоса, г; l_в=10 м; ∑ l_экв.в – эквивалентная длина всех местных сопротивлений всасывательного трубопровода, м.

Так как неравенство выполняется, то насос работает без кавитации.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: