Водоотливные установки

 
 

                      Длина напорного става : L=Hшахт+L1+L2+L3   где: 

L1 = 20 – 30 м. – длина трубопровода в насосной станции

L2 = 15 – 20 м. – длина трубопровода в трубном ходке

L3 = 10 – 100 м. – длина труб на поверхности от устья ствола до места слива 

                                             L= 490 +30 +20 +100 = 640метров 

• Суммарные потери напора в ставе : ∑hн.= ( λ ×L ∕ Dвн.+∑ ) U² ∕ 2g = 27.35 м.вод.ст. 

• Общие потери по напорному и подводящему трубопроводу:

 

                                            ∑h = ∑hподв. + ∑hнапор. = 28.81м.вод.ст. 

• Характеристика трубопровода строится в соответствии с основным уравнением сети 

                                                     Hм.= Hг.+R × Q ²  где: 

R=∑h ∕ Q² = 28.81 ∕ 600² = 0.0000800 ч² ∕ м постоянная трубопровода 

                                                          Hм.= 497 + 0.0000800× Q²

Задаваясь различными значениями  Q получаем параметры  для построения характеристики шахтного трубопровода 

Табл.№3

        
 

3.5 Определение действительного  режима работы насосной установки 

На характеристику насоса наносим характеристику трубопровода : 
 

 
 
 
 

                                       

                    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Параллельная работа на общую сеть  экономична когда  КПД максимальный, т.е. точка2

соответствует оптимальному режиму работы. 

● КПД каждой турбомашины при автономной работе  определяется  точкой 2   

● Суммарный режим работы двух, параллельно работающих насосов определяется точкой 1

● Режим автономной работы насосов на сеть определяется точкой 5

● Расход мощности каждого  насоса при совместной работе определяется точкой 6

● Расход мощности при  работе одной машины определяется точкой 7

● Высота всасывания насосов определяется точкой 3   

Чтобы исключить пиковые  нагрузки в системе электроснабжения и снижения динамичес-

ких явлений в гидросистеме при запуске и остановке, в  системе управления предусматриваем  поочередные запуск и остановку, включаемых на параллельную работу насосов с интервалом не менее 10 секунд. 
 

4. Насосные камеры. Водосборники. 

Шахтные водоотливные выработки состоят из двух основных частей : насосной камеры и водосборников. Насосные камеры и водосборники главных водоотливных установок, как правило, должны располагаться в околоствольных выработках руддвора на свежей струе у клетевого ствола. 

4.1 Насосная камера  обычно примыкает к камере  центральной подземной электроподстанции горизонта и имеет два выхода: один наклонный, выходит в выработку околоствольного двора и снабжена герметическими и решётчатыми дверями, второй наклонный ходок проходится к стволу под углом 25-30° и в месте сопряжения сним он заканчивается горизонтальной площадкой на высоте не менее 7 метров от головки рельса руддвора. Насосная камера отделена огнестойкой перемычкой с противопожарной дверью. Для облегчения монтажных и ремонтных работ предусматриваем рельсовый путь и монтажные балки.

 

●Ширина насосной камеры:  Bк = 2× (bф + bвс) + bк =2×( 1.1+1.5) +1.5 = 6.7м. 

где:   bф – ширина фундамента         

          bвс – зазор между фундаментом  и стенкой камеры со стороны  всаса 1.4-2.2м.

        bк – ширина прохода между фундаментом и стенкой со стороны рельсового пути         

          1.4 – 2.3м. 

        bф.= bр+2bп = 0.8+2×0.15 = 1.1м. где bр  – ширина рамы – 0.8 м

                                                                    bп – припуск на одну сторону  по ширине – 0.15м.   

4.2 Объём водосборника 

                                  Vв = 4 × Qн.ч. = 4 × 430 = 1720 м³ 
 

4.3 Сечение выработки  под водосборник 

                                 Sв. = ( h × bк ) ×2 = (3.55 ×6,7)×2 =46.9м²            

          

          Т.к. Vвод.>  1500м³  то сечение водосборника равно сечению двухпутевого штрека . 

4.4 Длина водосборника  Lвод = Vв ∕ Sв = 1720м³ ∕ 46.9м² = 36.67м.

5. Электропривод   водоотливной  установки 

5.1 Расчёт мощности  двигателя насоса и выбор его  типа 

Данных координат (точка 5) режима работы насосной установки достаточно, чтобы определить мощность двигателя

    

Nдв. = к =1.1 = 718 КВт    где,

   

Qд – подача насоса (действ.)     Нд – напор  насоса (действ.)     ρ – плотность воды

ή – кпд насоса (действ.)               к – коэффициент запаса мощности двигателя 

Выбираем двигатель  ВАО0630 МА – асинхронный с короткозамкнутым ротором, имеющий следующие параметры : 

(В.М.Попов ст.201)     N – 800КВт    n- 1500 об/м     ή- 95%   цена – 7650у.е. V – 6000в. 

5.2 Автоматизация водоотливных  установок     

  

 Согласно требованиям ПБ, главные водоотливные установки должны быть полностью

автоматизированы  или управляться с помощью  дистанционных и телемеханических систем, а участковые и вспомогательные установки автоматизированы на 80 – 85%.

Автоматизированные  водоотливные установки подразделяются на пять групп.(В.М.Попов стр193 табл.8.1)

 Моя установка  относится к первой группе:

 

                                                                         

Выбираю аппаратуру УАВ, в которой применена типовая аппаратура : реле уровня, реле давления, реле подачи, температурное реле, моторное реле времени

 

 Аппаратура УАВ предназначена для автоматизации работы водоотливных установок с 3 – 16 насосными агрегатами, оборудованными низковольтными или высоковольтными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором.

Схемой предусмотрена  возможность применения любого способа заливки, которая дозируется по времени и контролируется реле давления. Насосные агрегаты могут работать при постоянно открытой задвижке на нагнетательном трубопроводе и при одной или двух управляемых задвижках при напряжении 660 или 380 в. 

Порядок работы устанавливается  переключателем, который имеет 4 положения: «В»  «П»  «А» – соответственно верхний, повышенный и аварийный урони воды в водосборнике; «Р» - ручное управление.

Моторные реле времени, осуществляющие программное управление каждым насосным агрегатом, устанавливают  на различные выдержки времени с  разницей 10 с, что исключает одновременный  пуск и остановку насосных агрегатов.

Предусмотрены следующие  виды защиты: гидравлическая насосного агрегата по подаче; от перегрева подшипников; привода задвижки при его заклинивании и нулевая. 

При верхнем уровне воды в водосборнике отпирается триод и включается реле  верхнего уровня, которое самоблокируется через электрод нижнего уровня. Замыкается цепь управления реле повторителя уровня, которое замыкает цепь управления реле времени, через 80 сек. включается реле гидравлической защиты и своими контактами запускает главный насос, и открывает задвижку . При откачке воды  до нижнего уровня разрывается цепь питания реле верхнего уровня, которое выключает реле повторителя уровня, шунтирует контакт реле гидравлической защиты и включается контактор пускателя привода задвижки. При закрывании задвижки размыкается контакт конечного выключателя  электропривода  задвижки что приводит к остановке  основного насоса.

Если после пуска  насос не разовьет нормальную подачу, то контакты реле повторителя уровня  размыкаются, реле гидравлической защиты обесточивается и основной насос выключается. Замыкается контакт реле гидравлической защиты в цепи двигателя реле времени, реле повторителя уровня в блоке управления резервным насосом получает питание ( идёт управляющий сигнал) , включается резервный насос  и идёт сигнал о неисправности первого насосного агрегата.

Деблокировка неисправного насосного агрегата осуществляется переключателем в позиции «Ручное  управление»

Если за определённый промежуток времени задвижка не закроется (или не откроется),то контакт теплового реле времени в цепи реле защиты разомкнётся и отключит неисправный насосный агрегат.

При аварийном уровне воды включается реле уровня - сигнальная лампа сигнализирует об аварийном  уровне воды в водосборнике, включается звонок.

Дистанционное управление насосными агрегатами осуществляется кнопками «Пуск» «Стоп» в цепи реле  верхнего уровня . Предусматривается включение и отключение кнопок при верхнем уровне воды в водосборнике. С помощью кнопок пусковых устройств приводов задвижки производятся пуск и останов основного и вспомогательного насосов при установке переключателя в позицию «ручное», автоматическая работа остальных агрегатов при этом не нарушается.  

6 Расчёт технико  – экономических показателей   

6.1 Годовой расход  электроэнергии на водоотлив 

Егод.=к =1.05 11457608 КВтч 

к – коэффициент, учитывающий  расход эл.энергии на освещение камеры, сушку двигателей

- кпд двигателя 

- кпд электрической  сети

- кпд насосной установки (режим  работы насосной установки)

Т – число часов  работы насоса по откачке притока  воды  = 24 ×Qн ∕ Qд =24×516 ∕ 612 = 20

n – число рабочих суток в году = 365

Qн – номинальная подача насосов

Qд – действительная подача насосов

Нд – действительный напор насосов 
 
 

6.2 Удельный расход  электроэнергии 

Е уд = Ег : Ав = = 3.04кВтч/м³     где Ав = 24×n×Qприт. = 24×365×430=3766800м³ 
 

6.3 Определение капитальных затрат и амортизационных отчислений