Порядок расчета и выбора насосов и трубопроводов

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего 

профессионального образования

Тульский  государственный университет 

Кафедра энергетических и санитарно-технических  систем и оборудования 
 
 
 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНО-КУРСОВАЯ РАБОТА 

по дисциплине «Стационарные машины и оборудование» 
 
 
 
 

Разработал: студент                   _________________                  Захаров Д.А.

                                                                (подпись) 

                     группа 330471

Руководитель:                             _________________      проф. Пискунов О. М. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тула 2011

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего 

профессионального образования

Тульский  государственный университет 

Кафедра энергетических и санитарно-технических  систем и оборудования 
 
 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНО-КУРСОВАЯ РАБОТА 

по дисциплине «Стационарные машины и оборудование» 
 

Задание: выполнить эксплуатационный расчет 

Исходные  данные: максимальный суточный приток воды в горные выработки Q_м – 5100 м³/сут;

                                               нормальный суточный приток воды  в шахту Q_н – 3000 м³/сут;

                                               продолжительность весеннее - осенних  паводков Т_п – 91 сут.;

                                               вертикальная глубина шахтного  ствола Н_ст – 325 м;

                                               годовая производительность шахты – 0,50 млн. т;

                                               максимальная депрессия шахтной сети h_max – 220 даПа;

                                               минимальная депрессия шахты h_min – 115 даПа;

                                               срок службы шахты S – 40 лет. 
 

Задание выдал                         _______________             проф. Пискунов О. М.

                                                                                  (подпись) 

                                                                      _____________________

                                                                                      (дата) 

Принял студент                      _______________                         Захаров Д.А.

                                                                                                       (подпись)  

группа 330471                        _______________

                                                                                                            (дата) 
 
 
 
 

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………..4

1. Эксплуатационный расчет вентиляторной установки главного проветривания…………………………………………………………………...5

2. Порядок расчета и выбора насосов и трубопроводов

водоотливной установки………………………………………………………16

Приложение 1. Принципиальная схема стационарной насосной установки шахты……………………………………………………………….23

Приложение 2. График режима работы насоса…………………………….24

Список литературы…………………………………………………………….25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

       "Стационарные машины и оборудование" (вентиляторные, насосные) установки предназначены для ведения технологического цикла ведения горных работ и создания безопасных и комфортных условии работы шахтеров. Назначение стационарных машин предъявляет к конструкции стационарных машин и их грамотной эксплуатации повышенные требования по надежной экономической и высокопроизводительной работе.

       Насосные, вентиляторные, установки обеспечивают водопонижение угольных пластов и пород, осушение и проветривание забоев, удаление вредных элементов воздуха после взрывных работ, снабжение пневмопотребителей сжатым воздухом, подъем и спуск людей, оборудования, подъем полезных ископаемых и позволяют использовать одни и те же законы гидромеханики при изучении, проектировании и эксплуатации стационарных машин. Для овладения квалификацией горного инженера студент должен знать основные законы гидромеханики жидкости и газа, теоретические методы расчета и выбора оборудования для шахтных стационарных установок, а также должен уметь по исходным данным рассчитать и выбирать стандартное оборудование для шахтных стационарных установок. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 ЭКСПЛУА ТАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ

УСТАНОВКИ ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ 1.1 Исходные данные

       Эксплуатационными расчетами вентиляторной установки определяют параметры основного оборудования. При этом исходят из схемы вскрытия месторождения, горно-геологических и горно-технических условий шахты, плана горных выработок, категорийности шахты и т.п. При проведении расчетов пользуются исходными данными, которые включают в себя:

• Q_n - потребный расход воздуха в горных выработках, м /с;
• h_max - максимальная депрессия (компрессия) шахтной вентиляционной сети, даПа;
• h_min - минимальная депрессия (компрессия) шахтной вентиляционной сети, даПа;
• S - срок службы шахты, лет;
• А - добыча полезного ископаемого за год, тонн;
• схема проветривания шахты (рисунок 1.1,а или 1.2,6).

 

       1.2 Технологические схемы вентиляторных установок

       Введение расчетно-пояснительной записки должно кратко характеризовать назначение вентиляторной установки главного проветривания, ее значение в повышении эффективности горного предприятия, основные требования, предъявляемые к расчету и эксплуатации оборудования вентиляторной установки.

       Главные вентиляторные установки относятся к важнейшему шахтному энергомеханическому оборудованию. От надежности их работы зависят производительность труда, здоровье и безопасность шахтеров. Остановка вентиляторной установки хотя бы на 10 мин в газовой шахте приводит к заполнению подземных выработок метаном, углекислым газом и т.п., созданию чрезвычайно опасных ситуаций и прекращению работ по добыче угля и проходки горных выработок. Для обеспечения нормальной работы на каждую тонну угля необходимо подавать от 5 до 15 тонн воздуха, потребность горного предприятия в воздухе составляет от 10 до 700 м /с при давлении до 700 даПа. Высокая надежность и экономичность работы вентиляторных установок могут быть обеспечены только при правильном выборе, расчете и техническом обслуживании оборудования.

       Наиболее распространенные схемы проветривания горных выработок шахт показаны на рисунке 1.1.

       а)

       

 

       б)

       

                  направление движения свежей струи  воздуха;

                  направление движения исходящей струи  воздуха. 

Рисунок 1.1 - Принципиальные схемы проветривания шахт:

а - диагональная всасывающая;   б - центральная  нагнетательная 

       Вентиляторная установка главного проветривания состоит из двух однотипных вентиляторов (центробежных или осевых), устанавливаемых на поверхности у устья герметически закрытых стволов в отдельно стоящем здании. В соответствии с Правилами эксплуатации вентиляторная установка должна иметь запас по производительности, даже в самый трудный период проветривания, не менее 20 % от его требуемой максимальной производительности. Реверсирование струи воздуха должно быть осуществлено не более чем за 10 мин, а производительность при этом должна составлять не менее 60 % от максимальной производительности. Рекомендуется применять до давления 300 даПа осевые вентиляторы, а свыше 300 даПа - центробежные вентиляторы.

       1.2.1 Центробежные вентиляторы характеризуются большей напорностью, чем осевые, они надежно работают при окружных скоростях до 140 м/с, кроме того, их максимальный КПД составляет 0,86, что существенно выше, чем у осевых вентиляторов. Все это обусловливает применение центробежных машин для глубоких труднопроветриваемых (с большими депрессиями и расходами воздуха) шахт, где особенно остро стоят вопросы надежности проветривания, а каждый КПД обеспечивается сотнями тысяч кВт часов в год. В бывшем СССР центробежные вентиляторы начали разрабатываться в 1952 году.

       Восьмидесятые годы двадцатого столетия в вентиляторостроении бывшего СССР ознаменовались изменением сложившихся взглядов об аэродинамике центробежных вентиляторов. Ранее аксиомой считалось, что коэффициент \|/ и КПД настолько жестко связаны между собой, что высокоэкономичные схемы с загнутыми назад лопатками рабочих колес, характеризующиеся значениями η=0,88...0,91, не могут иметь φ>0,75. Повышение ср полагалось возможным только за счет изменения конструкции рабочего колеса, что неизбежно влекло за собой рост величины относительных потерь в межлопаточных каналах и соответствующее снижение КПД.

       На основании теоретических и экспериментальных исследований удалось разработать такой профиль лопатки, при котором поток в межлопаточном канале перемещается на всем его протяжении с минимально возможными потерями давления, а на выходном участке безотрывно прижимается к рабочей поверхности и выходит из колеса под большим углом выхода лопатки. На базе таких профилей был создан ряд аэродинамических схем, обеспечивающих в номинальном режиме при 11=0,9 коэффициент давления до 1. Коэффициент производительности φ также превышает таковой у ранее использованных в шахтном вентиляторостроении схем.

       Эти схемы положены в основу новых центробежных вентиляторов одностороннего всасывания ВЦВ 36,5 и двухстороннего всасывания ВЦД37,5, основные параметры которых приведены в таблице 1.1. На базе новых схем удалось заменить вентилятор двухстороннего всасывания ВЦД 31,5М2* односторонним ВЦВ 36,5, а ВЦД 47,5У с диаметром рабочего колеса 4700 мм заменить ВЦД 37,5 с диаметром 3750 мм, обеспечив при этом уменьшение материалоемкости, трудоемкости и площади застройки почти вдвое. Опытные образцы ВЦВ 36,5 монтируются в установке главного проветривания на шахтах Донбасса.

Таблица 1.1 - Технические параметры вентиляторов ВЦВ 36,5 и ВЦД 37,5