Файл: Жигунов Сергей Александрович.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.12.2023

Просмотров: 180

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные водоотливные установки во всех случаях, а также транзитные, расположенные на подречных участках тоннелей, должны иметь два трубопровода для удаления воды в городской водосток.

Рисунок 1.2.1

1.3 Технологическая схема насосной установки главного водоотлива

Рисунок 1.3.1 – Технологическая схема насосной установки главного водоотлива шахты

На режим работы водоотливной установки оказывают влияние ряд параметров, которые определяют ее текущее состояние:

Q – подача водоотливной установки;

H – напор водоотливной установки;

HВ – вакуумметрическая высота всасывания;

HГ – геодезическая высота нагнетания;

N – мощность водоотлива;

Е – удельные энергозатраты водоотлива;

η – коэффициент полезного действия водоотлива;

QП – часовой приток шахты;

ρ – плотность жидкости;

dВ – диаметр всасывающего трубопровода;

dН – диаметр нагнетательного трубопровода;

LВ – длина всасывающего трубопровода;

LН – длина нагнетательного трубопровода;

αВ – гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода;

αН – гидравлическое сопротивление нагнетательного трубопровода.

    К основным параметрам, характеризующим работу насосной установки, относятся [10]:

напор Нн (м) – удельная энергия, сообщаемая насосом жидкости;

напор при нулевой подаче Н0 (м) – напор насоса при закрытой задвижке, установленной у напорного патрубка насоса;

вакуумметрическая высота всасывания Hвак (м) – высота всасывания, определяемая по вакуумметру;

допустимая вакуумметрическая высота всасывания Hвак.доп (м) – высота, при которой обеспечивается работа насоса без изменения его основных технических параметров;

температура подшипников t;

нормальный приток воды в шахту Qн.п (м3/ч) – объем жидкости, поступающей в водосборник в единицу времени;

мощность на валу насоса N (кВт) – мощность, потребляемая насосом.

Рисунок 1.3.2 – График изменения напорных характеристик насоса и трубопроводной сети

2.1 Ориентировочный выбор типа насосов и их количества

Из вышесказанного выбираем 3 насоса (рабочий, резервный и находящийся в ремонте). Тип насосов – НДВ и НДС, Модель ЦНС

2.2 Определение вакуумметрической высоты всасывания и мощности двигателя насоса.

Исходные данные на проектирование:

Высота подъема воды H = 180 м

Нормальный часовой приток воды Qmin = 170 м­3/ч

Максимальный часовой приток воды Qmax = 230м3/ч

Срок службы водоотливной установки T = 10 лет

Длина трубопровода Lтр = 800 м

Время максимального притока tд.max = 35 дней количество поворотов на плане n = 8 шт

Водородный показатель воды pH = 7 ед.

Порядок расчета и выбора насосов и трубопроводов водоотливной установки

Расчетная подача производительности насосной установки, м3/ч

м3/ч

Где = нормальный суточный приток воды =

Для водоотливных установок метрополитена принимается по правилам безопасности (ПБ) принимается Т = 20 ч

СП 120.13330.2012 Метрополитены. Актуализированная редакция СНиП 32-02-2003 (с Изменениями N 1, 2)

Рисунок. Схема для определения высоты всасывания

центробежного насоса

Для определения напора насоса Н, нам нужно будет высчитать потери напора по длине трубопровода.

Потери напора принципиально делятся на два типа:

Рисунок. Местные (на рисунке обведены красным), потери по длине (на рисунке подчеркнуты зеленым)

Местные потери:

(g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2 , для быстрых подсчетов можно округлить до 10 м/с2)

Где Q – расход воды, м3/сек

d – внутренний диаметр трубы, м

Q = 170 м3/час = 0,047 м3/сек

d = 190 мм = 0.19 м

Определяем число Рейнольдса Re по формуле:

Где

V – скорость потока воды

d – диаметр трубы

– кинематическая вязкость воды

Определяем λ  - коэффициент гидравлического трения по формуле Альтшуля:

Определяем потери напора в нагнетальном трубопроводе hнап, по формуле Дарси – Вейсмаха:

Определяем потери напора в всасывающем трубопроводе hвс

l длина турбопровода выбрана исходя из СП 120.13330.2012 максимальной длины – 50м

Определяем полный напор насоса определяется по формуле:

Где Ннас – напор насоса, м;

Нг – геометрическая высота подъема, м;

hвс – потери напора во всасывающих коммуникациях, м;

hнап – потери напора в напорных коммуникациях, м.

Мощность насоса и его коэффициент полезного действия.

Полезная мощность насоса (Nп) равна

где Q – подача насоса, м3/с;

Н – напор насоса, м;

ρ – плотность жидкости, кг/м3 ;

g – ускорение свободного падения, м/с2 .

Потребляемая мощность (N) больше полезной мощности на величину всех потерь мощности в насосе.

Потребляемая насосом мощность будет равна:

Значения атмосферного давления Pатм и давления насы­щенных паров воды Pпар можно определить по Error: Reference source not found и Error: Reference source not found.

Вакуумметрическая высота всасывания Hвак равна, (м):

где pатм – атмосферное давление, м;

p1 – давление на входе в насос, м.

ρ – плотность жидкости кг/м3

g – ускорение свободного падения м/с2

2.3 Расчет и выбор трубопроводов, выбор коллекторов

Расчет внутреннего диаметра нагнетательного трубопровода:

Вычисляем внутренний диаметр нагнетательного трубопровода по формуле:

где: υн - скорость потока воды в нагнетательном трубопроводе, м/с. Скорость воды в нагнетательном трубопроводе принимается в пределах υ ≤ 2…2,5 м/с.

Выбрано: Всасывающая труба для водоотливной установки – 402мм, стальная бесшовная труба, напорные трубы для водоотливной установки в количестве 2шт, диаметром 200мм стальные бесшовные трубы

2.4 Выбор насосов, определение их количества и схемы соединения

В соответствии со всем выше, выбираем по Таблице 2.4.1 насос ЦНС 300-240 секционный горизонтальный, в количестве 3 штук.

Таблица 2.4.1

Рисунок 2.4.2 Гидравлическая схема соединения насосов

Обозначения схемы:

2.5 Приборы регулирования уровня

В нашей схеме водоотливной установки будут использоваться 4 датчика уровня (снизу вверх):

Датчик нижнего уровня (при срабатывании этого датчика выключатся все насосы)

Датчик верхнего уровня (при срабатывании, включается основной насос)

Датчик повышенного уровня (при срабатывании, включается резервный насос)

Датчик аварийного уровня (при срабатывании этого датчика включается аварийная сирена, подается сигнал диспетчеру, а аппаратура начнет новый цикл по включению в работу очередного насоса).

Рисунок 2.5.1

Рисунок 2.5.2

2.6 Автоматизация водоотливной установки

Общие требования к автоматизации водоотливных установок.

Требования к автоматизации водоотливных установок.

1. Водоотливная установка должна работать без присутствия оператора.

2. Схемой автоматизации должно быть предусмотрено два вида управления:

автоматическое и ручное, при этом перевод на ручное управление любого количества насосных агрегатов не должно нарушать работу других насосов работающих в автоматическом режиме.

3. Быстрое переключение с автоматического управления на ручное.

4. Автоматический пуск и остановка в зависимости от уровня воды в водосборнике.

5. Дистанционный контроль работы насоса и верхнего уровня воды в водосборнике.

6. Возможность применения различных способов заливки насосов.

7. Автоматическое включение резервного насоса при неисправности работавшего.

8. Контроль за производительностью насоса (при сни­жении ее на 15-20% по сравнению с оптимальной должен быть дан сигнал о неисправности насоса).

9. В определенных условиях защита от гидравлических ударов.

Автоматизированная водоотливная установка должна быть снабжена блокировками, предотвращающими:

- пуск агрегата при не залитом насосе;

- включение моторного привода задвижки до пуска насосного агрегата;

- остановку агрегата до момента полного закрытия задвижки;

- включение агрегата при отсутствии воды в водосборнике;

- повторное включение отключившегося насоса до устранения причины вызвавшей его аварийное отключение.

Виды защиты в схеме автоматизации водоотливных установок, вызывающие аварийную остановку.

1. Снижение или потеря производительности.

2. Перегрев подшипников.

3. Исчезновение напряжения.

4. Короткое замыкание в цепях управления.

Оборудование автоматизации водоотливных установок.

Табло сигнальное СТВ предназначено для воспроизведения сигналов о состоянии автоматизированной водоотливной установки.

Реле производительности РНП предназначено для контроля производительности насоса.

РНП устанавливается на всасывающем трубопроводе диаметром не менее 100мм и толщиной стенок не более 20мм.

Реле давления РДВ предназначено для контроля заливки главного насоса по давлению.

Устанавливается на всасывающей крышке насоса.

Примечание: Контакты реле коммутируют искробезопасную цепь.

Фильтр заградительный ФНЧ-1 предназначен для запирания канала связи от токов с частотой выше 3,5 кГц.

Примечание: ФНЧ-1 устанавливается на поверхности возле СТВ.

Индикатор выхода типа ИВ-65 является контрольным прибором и служит для определения величины выходного сигнала генератора на каждой фиксированной частоте 14, 20, 26, 32 кГц.

Термодатчик ТДЛ-2предназначен для контроля нагрева подшипников стационарного оборудования.

ТДЛ-2 устанавливается на корпусе подшипника электродвигателя и насоса.

Примечание: Контакты датчика коммутируют искробезопасные цепи.

Рисунок 2.6.1 Система автоматического управления.

Lля формирования сигнала запуска другого насоса с помощью другого блока 6. А в блок 5 с блока 6 поступит два сигнала: общей неисправности и вида неисправности.

Информация о наличии уровней от датчиков 4, о работе главных насосов, об авариях с указанием их причин постуает в блок 5.

Также в блоке 5 фиксируется время работы насосов путем пуска счетчикапо разрешаемому сигналу от работающих главных насосов 15.

При достижении аварий ного уровня воды срабатывает звуковая сигнализация.

При необходимости пуск насосной установки водоотлива может быть осуществлен с блока ручного управления путем перевода переключателя в положение „Ручное” и нажатии кнопки „Пуск1” .

После откачивания воды до нижнего уровня размыкается цепь питания реле уровня КV 18, которое своим размыкающим контактом отключит реле КV8, а оно включит реле КV2 пускателя привода задвижки.

Реле КV8 своим размыкающим контактом включит двигатель М. В исходном состоянии реле времени КТ1 замкнет свой контакт КТ1.1, включающий реле КV9, которое своим контактом разорвет цепь двигателя М.

При аварийном состоянии работающий насос отключается и контактом КV17 включается резервный насос, настроенный на аварийный уровень.

Защита насосного агрегата при потере производительности осуществляется реле производительности PПН, устанавливаемым на горизонтальном участке трубопровода.

Рисунок 2.6.2 – Принципиальная электрическая схема аппаратуры ВАВ

ЕЗ — реле КV20. Каналы с частотой 14 кГц используют для передачи информации об аварийном уровне воды, с частотой 20 кГц — о работе насоса, с частотой 26 кГц неисправности насоса.

2.7 Управление водоотливными установками

2.8 Работа установки и ее экономические показатели

2.9 Вспомогательное оборудование

2.10 Компоновка водоотливной установки на линиях метрополитена

2.11 Эксплуатация и ремонт водоотливной установки

3.1 Технико-экномическое обоснование приемнения насосов

3.2 Расчет экорномического эффекта

4.1 Вредные и опасные производственные факторы при эксплуатации водоотливных установок.

Насосные агрегаты разрешается пус­кать в работу, останавливать и ремонтировать только по распоряжению ответственного лица.

Пуск в работу насосов при неисправной сигнализации запрещается.

Необходимо внимательно следить за полной гермети­зацией всасывающей линиик

Все наблюдения над работой, показания манометра и время работы насоса в часах нужно фиксировать в дежурном журнале.

Характерными признаками нормальной работы насоса являются равномерный, без резких стуков шум и отсутствие вибрации корпуса.

5.3Меры по снижению

пылеобразования

Для орошения в угольной промышленности применяется оросительное устройство различного вида форсунки: конусные, плоскоструйные, зондичные, туманообразователи, насадки и др.

Распылители устанавливаются на комбайнах, мех крепи, штреках.

Для нагнетания жидкости в массив при высоконапорном нагнетании требуется применение насосных установок, рукавов, гермитизаторов, и др. оборудование, рассчитанное на необходимое давление.

При низконапорном увлажнении нагнетание жидкости производится от противопожарнооросительных трубопроводов.

Процесс предварительного увлажнения угольных пластов заключается в фильтрации жидкости по естественным путям.

Водяные заслоны – это мероприятия предусматривающие локализацию уже возникших взрывов угольной пыли.

Устройство водяных заслонов.

Количество воды на всем заслоне определяется из расчета 4 литра на 1 м2 сечение выработки в свету.

Длина водяного заслона не менее 30 м. Расстояние между корытами не менее 500 м. Корыта устанавливаются в верхней части выработки на расстоянии не менее 100мм и не более 600мм до рамок крепи.

Водяные заслоны устанавливаются не ближе 75м и не дальше 250м от забоя.

Вместо корыт широко применяются полиэтиленовые пакеты, они наполняются водой и подвешиваются в верхней части выработки. От взрывной волны пакеты лопаются.

Приложения

Используемые источники

HВ – вакуумметрическая высота всасывания;

HГ – геодезическая высота нагнетания;

N – мощность водоотлива;

Е – удельные энергозатраты водоотлива;

η – коэффициент полезного действия водоотлива;

QП – часовой приток шахты;

ρ – плотность жидкости;

dВ – диаметр всасывающего трубопровода;

dН – диаметр нагнетательного трубопровода;

LВ – длина всасывающего трубопровода;

LН – длина нагнетательного трубопровода;

αВ – гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода;

αН – гидравлическое сопротивление нагнетательного трубопровода.



     К основному оборудованию водоотливной установки относятся насосы, электродвигатели, подводящий и напорный трубопроводы. На входе в подводящем трубопроводе монтируется приемное устройство, которое состоит из предохранительной сетки и приемного клапана. Последний предназначен для удержания воды в насосе и подводящем трубопроводе при его заливке перед пуском. В напорном трубопроводе монтируются задвижки и обратный клапан, который предотвращает обратный ход воды и опорожнение трубопровода при остановке насоса [9].      В практике водоотлива горных предприятий преимущественное применение нашли центробежные высоконапорные секционные насосы ЦНС с подачей 40-1000 м3/ч и напором 900-1300 м при частоте вращения 1475-2950 мин-1. Количество секций насосов от 2 до 8-10.      В качестве электропривода насоса водоотливных установок в основном применяются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и реже – асинхронные с фазным ротором. Для насосов типа ЦНС применяются электродвигатели с короткозамкнутым ротором в нормальном исполнении единой серии А и АТ. А для водоотливных установок, которые работают во взрывоопасных условиях, применяют электродвигатели серий МА, КО, ВАО мощностью до 1600 кВт и серии «Украина» мощностью до 630 кВт на напряжение 6000 В.      В зависимости от подачи водоотливные установки оборудуются трубопроводами диаметром от 100 до 400 мм при откачке воды под давлением 1-10 МПа. В качестве водоотливного трубопровода используются стальные бесшовные горячекатаные трубы по ГОСТ 8732-72 с наружным диаметром 25-820 мм при толщине стенок 2.5-7.5 мм.

    К основным параметрам, характеризующим работу насосной установки, относятся [10]:

напор Нн (м) – удельная энергия, сообщаемая насосом жидкости;

напор при нулевой подаче Н0 (м) – напор насоса при закрытой задвижке, установленной у напорного патрубка насоса;

вакуумметрическая высота всасывания Hвак (м) – высота всасывания, определяемая по вакуумметру;

допустимая вакуумметрическая высота всасывания Hвак.доп (м) – высота, при которой обеспечивается работа насоса без изменения его основных технических параметров;

температура подшипников t;

нормальный приток воды в шахту Qн.п (м3/ч) – объем жидкости, поступающей в водосборник в единицу времени;

мощность на валу насоса N (кВт) – мощность, потребляемая насосом.

     Работа главной водоотливной установки характеризуется шестью механическими характеристиками, четыре из которых являются индивидуальными характеристиками насоса (кривые давления, КПД, мощности и кавитации) и две – характеристики подводящего и нагнетательного трубопроводов. Любая из перечисленных характеристик может изменяться в зависимости от технологических и эксплуатационных условий на водоотливе.      Учитывая, что ухудшение рабочих параметров происходит в результате совокупной перемены характеристик насоса и трубопровода, для определения рабочей точки необходим контроль как минимум двух параметров: подачи и напора. В период эксплуатации по ряду причин происходит отклонение режима работы насосов от нормального, при этом изменяется подача и давление. Важнейшим показателем является изменение подачи.

Рисунок 1.3.2 – График изменения напорных характеристик насоса и трубопроводной сети

     Однако обеспечение режима в пределах рабочего участка характеристики является необходимым, но недостаточным условием для эффективной работы насоса. Следует также учитывать возможность возникновения кавитации в потоке жидкости,
движущемся по всасывающему трубопроводу, подводу и на входе в рабочее колесо насоса.

  1. Расчетная часть

2.1 Ориентировочный выбор типа насосов и их количества

Основные и транзитные водоотливные установки на глубоко заложенных линиях размещают в самостоятельных сооружениях, представляющих собой тоннели овальной формы, располагаемые между двумя однопутными тоннелями или сбоку. Помещения этих установок располагают в два этажа: на верхнем размещают насосы, на нижнем — две камеры водосборников, рабочей емкостью для основных перекачек от 15 до 30 м 3 , для транзитных — 15 м 3 . Аварийная емкость перекачек должна быть соответственно 70 и 40 м 3 . При наличии двух камер водосборника очистка одной из них может выполняться без перерыва работы установки. Местные перекачки на станции располагают под платформой среднего зала, вблизи натяжных камер эскалаторов или в отдельных выработках, связанных с вентиляционной камерой; такие перекачки имеют водосборники емкостью не менее 4 м 3 . Основные перекачки оборудуют тремя насосами — рабочим, резервным и находящимся в ремонте; каждый из них предусматривают на полный расчетный расход воды. Производительность вертикального насоса 100 м 3 /ч, горизонтального — до 150 м 3 /ч. Насосы включаются и выключаются автоматически: первым при определенном уровне воды включается рабочий насос, потом, если уровень воды; повышается до предела, поплавковое реле включает в работу резервный насос. Вода из водосборника по напорному трубопроводу подается в специальный контрольный колодец, расположенный под поверхностью земли, а из него самотеком поступает в городской водосток.
4.1 Свод правил СП-120.13330.2012 "СНиП 32-02-2003. МЕТРОПОЛИТЕНЫ" Актуализированная редакция СНиП 32-02-2003 с изменениями: (18 февраля 2014 г., 16 декабря 2016 г., 14 октября, 24 декабря 2019 г.) На водоотливных установках с большим дебитом воды устанавливают насосы НДВ и НДС производительностью до 360 м³/ч с напором до 200 м. Эти насосы имеют двойной вход воды на рабочее колесо, высокий КПД (до 80 %), малые габаритные размеры и массу, простую конструкцию, облегчающую их эксплуатацию и ремонт. Рабочие колёса насосов допускают проход через насос крупных механических примесей. В настоящее время выпускаются центробежные насосы Ф, более надёжные и устойчивые в работе на водоотливных установках по сравнению с насосами НФ.

Из вышесказанного выбираем 3 насоса (рабочий, резервный и находящийся в ремонте). Тип насосов – НДВ и НДС, Модель ЦНС



2.2 Определение вакуумметрической высоты всасывания и мощности двигателя насоса.

Исходные данные на проектирование:

Высота подъема воды H = 180 м

Нормальный часовой приток воды Qmin = 170 м­3/ч

Максимальный часовой приток воды Qmax = 230м3/ч

Срок службы водоотливной установки T = 10 лет

Длина трубопровода Lтр = 800 м

Время максимального притока tд.max = 35 дней количество поворотов на плане n = 8 шт

Водородный показатель воды pH = 7 ед.



Порядок расчета и выбора насосов и трубопроводов водоотливной установки


Расчетная подача производительности насосной установки, м3/ч

м3/ч

Где = нормальный суточный приток воды =

Для водоотливных установок метрополитена принимается по правилам безопасности (ПБ) принимается Т = 20 ч

СП 120.13330.2012 Метрополитены. Актуализированная редакция СНиП 32-02-2003 (с Изменениями N 1, 2)

Рисунок. Схема для определения высоты всасывания

центробежного насоса



Для определения напора насоса Н, нам нужно будет высчитать потери напора по длине трубопровода.

Потери напора принципиально делятся на два типа:

  • Местные

  • Потери по длине




Рисунок. Местные (на рисунке обведены красным), потери по длине (на рисунке подчеркнуты зеленым)

Местные потери:

(g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2 , для быстрых подсчетов можно округлить до 10 м/с2)

Смотрите также файлы