ШАХТНЫЕ ВОДООТЛИВНЫЕ УСТАНОВКИ

Водоотливная установка — это комплекс технических средств для удаления воды из горных выработок и выдачи ее на поверхность. Для откачки подземных вод применяют водоотливные установки, которые в зависимости от назначения подразделяют на центральные, главные, участковые, вспомогательные, перекачные, проходческие и скважинные.

Центральная водоотливная установка предназначается для откачки воды из нескольких шахт; главная водоотливная установка — для выдачи непосредственно на поверхность притока воды всей шахты; участковые — для откачки воды из выработок какого-либо участка шахты или рудника в главный водосборник или на поверхность; вспомогательные, располагаемые на участках, уклонах, зумпфах, — для перекачки воды в водосборник главной и центральной водоотливной установки; перекачные, применяемые при волнистой почве пласта, — для откачки воды из участков в водосборник главной водоотливной установки.

Проходческими называют водоотливные установки, применяемые при проходке уклонов, наклонных и вертикальных стволов шахт. Они перемещаются по мере подвигания забоя или понижения уровня воды. При проходке уклонов перекачивают воду в водосборник главной водоотливной установки, а при проходке наклонных и вертикальных стволов выдают ее на поверхность.

Установки для понижения грунтовых вод называются скважинными.

Центральные, главные, вспомогательные и участковые водоотливные установки, как правило, размещаются в специальных камерах и являются стационарными.

Водоотливные установки (рис. 7.2) оборудуются в основном центробежными насосами. Установка состоит из насоса 1 с двигателем, всасывающего трубопровода 9 с приемной сеткой 11 и клапаном 10, нагнетательного трубопровода 5 с задвижкой 3 и обратным клапаном 4, трубки 6 с вентилем 7 для заливки водой насоса перед его пуском. Давление во всасывающем 9 и нагнетательном 5 трубопроводах измеряется вакуумметром 8 и манометром 2.

Вертикальное расстояние от уровня воды в заборном резервуаре (колодце) до оси насоса называется геодезической (геометрической) высотой всасывания h_вс, а вертикальное расстояние от оси насоса до сливного отверстия трубопровода — геодезической (геометрической) высотой нагнетания h_н. Сумма геодезических высот всасывания и нагнетания есть геодезическая (геометрическая) высота подачи H_г, которая по существу является полной геодезической высотой водоподъема. Центробежные насосы, применяемые на горных предприятиях классифицируются по следующим признакам.

· По назначению — для чистой воды и специальные (углесосы, шламовые, грунтовые, песковые и др.).

· Специальные насосы отличаются от обычных наличием защитных устройств, обеспечивающих более долговечную работу агрегата при транспортировании агрессивной жидкости или гидросмеси.

· По числу ступеней — одно- и многоступенчатые. Одноступенчатые насосы используют для оборудования вспомогательного водоотлива, а также для заливки главных насосов перед их пуском, многоступенчатые насосы — в главном водоотливе.

· По характеру соединения рабочих колес — одно- и многопоточные.

· По конструкции корпуса — цельнокорпусные, секционные и спиральные (с горизонтальным разъемом корпуса).

· По расположению вала насоса — горизонтальные и вертикальные.

· По расположению опор и рабочих колес — консольные, с вынесенными и встроенными в корпус опорами.

· По размещению насоса относительно водоисточника — поверхностные, устанавливаемые у водосборников; подвесные (проходческие и зумпфовые); скважинные, используемые в системах дренажа шахтных полей, а также при добыче чистой воды для питья и технических нужд.

Главных насосных установках шахт и рудников широкое распространение получили горизонтальные центробежные секционные насосы (рис. 7.3) типа ЦНС (центробежный насос секционный), имеющие вертикальный разъем корпуса. Каждая секция имеет корпус 4 с направляющим аппаратом 5 и рабочее колесо 6 одностороннего всасывания. Рабочие колеса устанавливаются на одном валу i, а корпуса секций вместе с крышками всасывания 8 и нагнетания 3 соединены стяжными шпильками 7 и образуют единый герметичный корпус насоса. Места выхода вала 1 из корпуса насоса герметизируются сальниковыми уплотнениями 2.

При работе насоса жидкость последовательно проходит через все рабочие колеса, получая в каждой секции приращение напора. Жидкость из одной секции (ступени) в другую перетекает по каналам неподвижных лопаточных направляющих аппаратов.

В обозначениях типоразмеров насосов ЦНС цифры после букв: первая — подача (м3/ч) при максимальном значении к.п.д.; через дефис — напоры (м) — наименьший и наибольший. Если насос предназначен для откачки кислотньгх вод, то добавляется буква К, для грязевых насосов — буква Г.

В настоящее время для шахт и рудников промышленностью выпускаются следующие насосы:

- с частотой вращения (синхронной) 25 с^-1: ЦНС 60-50... 250 ЦНС 180-85... 425, ЦНС 300-120... 600, ЦНСК 300-120... 600 ЦНСГ 850-240...960:

- с частотой вращения (синхронной) 50 с^-1 ЦНС 38-44... 220, ЦНС 60-66... 330, ЦНС 105-98... 490, ЦНС 180-500... 900, ЦНС 300-650... 1040, ЦНСК 60-66... 330.

Для привода насосных установок в основном применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором в нормальном исполнении единой серии А и АО на напряжение 380/660В.

Для водоотливных установок, работающих во взрывоопасных условиях, выпускаются электродвигатели серий МА, КО и ВАО на напряжение 380/660 В и продуваемые под избыточным давлением электродвигатели повышенной надежности серий А, АО, АП, АЗП; взрывонепроницаемые двигатели серии ВАО мощностью до 1600 кВт и серии «Украина» мощностью 630 кВт на напряжение 6000 В.

Насос в процессе работы должен обеспечивать необходимые подачу, экономичность и устойчивость режима работы.

Необходимая подача обеспечивается, если:

- где Q_Д — подача насоса в действительном режиме работы, м3/ч; Q_р — расчетная производительность водоотливной установки, определяемая по притоку воды в водосборник, м3/ч.

Экономичность режима работы обеспечивается эксплуатацией насоса в зоне высоких к.п.д., которая определяется из условия:

- где η_д — к.п.д. насоса в действительном режиме работы; η_max— максимальный к.п.д. насоса.

Устойчивость режима работы означает отсутствие значительных его колебаний и автоматическое восстановление режима после устранения причин, вызвавших его изменение. Это требование обеспечивается наличием только одной точки пересечения характеристики внешней сети Н_с с напорной характеристикой насоса H. Устойчивость режима может быть обеспечена при выполнении условия:

- где Н₀ — напор насоса при нулевой подаче, м; Н_г — геодезическая высота подъема жидкости.

Поиск по сайту: