Файл: Проектирование систем управления водоотливной установки метрополитена.docx

1 — электродвигатель главного насоса; 2 — главный насос; 3 — заливочный насос; 4 — гидроэлеватор; 5 — байпасная труба; 6 — обратный клапан; 7 — блок; 8 — всасывающий клапан; 9 — ручной вентиль в системе заливки насоса; 10 — резервная нагнетательная труба; 11 — основная нагнетательная труба; 12 — электродный датчик уровня; 13 – электропривод задвижки; 14 - реле давления; 15 – термодатчик для контроля температуры подшипников насоса и электродвигателя; 16 – реле производительности; 17 – ручной вентиль в системе заливки насоса; 18 – общий водосборник; 19 – рабочий водосборник В насосной камере трубопровод закольцован и оборудован распределительными задвижками, что образует коллектор. С помощью этих задвижек каждый из насосов может работать на один из напорных ставов или на оба става в параллель.

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

Q – подача водоотливной установки;

H – напор водоотливной установки;

H_В – вакуумметрическая высота всасывания;

H_Г – геодезическая высота нагнетания;

N – мощность водоотлива;

Е – удельные энергозатраты водоотлива;

η – коэффициент полезного действия водоотлива;

Q_П – часовой приток шахты;

ρ – плотность жидкости;

d_В – диаметр всасывающего трубопровода;

d_Н – диаметр нагнетательного трубопровода;

L_В – длина всасывающего трубопровода;

L_Н – длина нагнетательного трубопровода;

α_В – гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода;

α_Н – 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. 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. 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.

Раздел 2 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 м³ , для транзитных — 15 м³ . Аварийная емкость перекачек должна быть соответственно 70 и 40 м³ . 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 м³ . Основные перекачки оборудуют тремя насосами — рабочим, резервным и находящимся в ремонте; каждый из них предусматривают на полный расчетный расход воды. Производительность вертикального насоса 100 м³ /ч, горизонтального — до 150 м³ /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-ЦС

2.2 Определение вакуумметрической высоты всасывания и мощности двигателя насоса.

Исходные данные на проектирование:

Высота подъема воды H = 180 м

Нормальный часовой приток воды Q_min = 170 м³/ч

Максимальный часовой приток воды Q_max = 230м³/ч

Срок службы водоотливной установки T = 10 лет

Длина трубопровода L_тр = 800 м

Время максимального притока t_д._max= 35 дней количество поворотов на плане n = 8 шт

Водородный показатель воды pH = 7 ед.

Для начала определим расчетную подачу производительности насосной установки, м³/ч

(1)

где - нормальный суточный приток воды

=

Для водоотливных установок метрополитена, принимается по правилам безопасности, (ПБ) нормативное число часов для откачки суточных водопритоков Т = 20 ч, СП 120.13330.2012 Метрополитены. Актуализированная редакция СНиП 32-02-2003 (с Изменениями N 1, 2)