Водный инструктаж

Цель работы: Изучить 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.

При проведении горных выработок применяют передвижные водоотливные установки.

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. В 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.

Направляющие аппараты и рабочие колеса центробежных насосов ЦНС и ЦНСГ чугунные (СЧ21 или СЧ28). Корпус направляющего аппарата может быть также чугунным или из сталей марок 35Л и 40ХН.

В насосах ЦНСК, предназначенных для откачки кислотных шахтных вод температурой от 1 до 40°С с содержанием механических примесей не более 0,2% по массе и размером частиц 0,2 мм, опорные кронштейны выполняются из чугуна, уплотняющие кольца, направляющие аппараты, втулки разгрузки — из пресс-материала АГ-4В, остальные детали — из хромоникелевой стали.

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, м.

Если нельзя выбрать один насос, режим работы которого в заданных условиях эксплуатации удовлетворял бы условиям (7.1—7.3), то используют совместную работу нескольких насосов на общую внешнюю сеть. Насосы при этом могут работать последовательно или параллельно.

Последовательное соединение насосов применяют при больших сопротивлениях внешних сетей.

Водоотливные установки с несколькими последовательно соединенными насосами называются многоступенчатыми. В многоступенчатых установках насосы могут располагаться в одной насосной камере или быть рассредоточены по трассе трубопровода.

Заводы гарантируют нормальную работу насосов при давлении в корпусе, не более чем в 2 раза превышающем номинальное. Размещать в одной насосной станции более двух последовательно взаимодействующих насосов нельзя.

При установившемся режиме работы последовательно соединенных насосов выполняются условия:

где Q_Σ и H_Σ - соответственно суммарные подачи и напор последовательно соединенных насосов; Q_i и H_i - подача и напор отдельных насосов; N— число последовательно соединенных насосов.

Когда невозможно выбрать один насос, обеспечивающий условие (7.1), то используется параллельное соединение насосов для увеличения подачи.

При установившемся режиме работы напор, создаваемый каждым насосом, будет одинаков, т.е. H₁=H₂=H_Σ а общая подача будет равна сумме подач отдельных насосов, как и при их последовательном соединении.

Водоотливные установки в зависимости от подачи оборудуются трубопроводом диаметром от 100 до 600 мм при откачивании воды под давлением 1—10 МПа. Для трубопроводов применяются стандартные стальные трубы и реже чугунные (при давлении воды до 1 МПа), соединяемые между собой подвижными или неподвижными фланцами.

В качестве прокладок при соединении труб используется резина или прорезиненный материал; при высоких напорах применяют прокладки из свинца или красной меди, иногда трубы соединяют электросваркой.

Трубопровод оборудуется арматурой, в состав которой входят: приемный клапан с сеткой (на всасывающем трубопроводе), обратный клапан, запорная задвижка с ручным или гидравлическим приводом, температурный сальниковый компенсатор, тройники и др.

Главные и центральные водоотливные установки должны иметь два нагнетательных трубопровода, из которых один резервный.

При расчетах трубопроводов устанавливаются внутренний диаметр, толщина труб и величина потерь напора в трубопроводе.

Внутренний диаметр (м) трубопровода

(7.4)

где Q — расход воды через трубопровод, м3; v _т — скорость воды в трубопроводе, м/с.

Обычно в нагнетательном трубопроводе v _т = 2-2,5 м/с, во всасывающем v _т = 0,9-1,2 м/с.

В соответствии со значением, полученным по формуле (7.4) производится выбор трубы стандартных размеров.

Водоотливные установки являются автоматизированными. Для автоматизации их работы в зависимости от уровня воды в водосборнике используют поплавковые и электродные датчики уровня. Наибольшее распространение получили электродные датчики типа ЭД, которые подвешиваются на кабеле на отметках водосборника, соответствующих контролируемым уровням воды.

Реле подачи насоса осуществляет, наряду с контролем подачи насоса, его гидравлическую защиту — блокировку от включения незалитого насоса и отключение работающего насоса при потере им подачи.

Для автоматизации стационарных водоотливных установок выпускается автоматизированная аппаратура управления АВ-5 и АВ-7 — для участкового водоотлива, АВО-3 — для одиночного водоотлива, АВМ-1м — для водоотливных установок с низковольтными двигателями, УАВ — для главных водоотливов с низковольтными двигателями, ВАВ — для главных водоотливов шахт, опасных по газу и пыли.

Взрывобезопасная аппаратура типа ВАВ предназначена для автоматического управления водоотливными установками, имеющими до девяти насосных агрегатов с высоко- и низковольтными двигателями. Автоматическое управление насосными агрегатами осуществляется по уровню воды в водосборнике. В зависимости от заданной программы насосные агрегаты включаются при верхнем, повышенном и аварийном уровнях. При отключении неисправного насосного агрегата включается резервный. Насосы могут работать с управляемыми задвижками и без них.

Специальные насосы предназначены для подачи в шахту технической воды для питания механогидравлических машин и для гидроподъема из шахты смеси твердого материала (как правило, угля) и воды при гидравлическом способе добычи угля, транспортирования гидравлической закладки в выработанное пространство, очистки зумпфов и водосборников от шлама, транспортирования гидросмесей на обогатительных фабриках и др.

Для перекачивания технической оборотной воды на гидрошахтах используют в основном насосы ЦНСГ 850-240... 960. Вода должна быть нейтральной с содержанием примесей на более 40 г/л при размерах твердого не более 10 мм и иметь температуру от 1 до 40°С.

Для гидроподъема и гидротранспорта применяются углесосы (специальные центробежные насосы), которые позволяют перекачивать и транспортировать угольную гидросмесь при отношении твердых материалов крупностью от 70 до 100 мм к жидкому по массе не более 1:3... 1:5. Технические данные углесосов, выпускаемых отечественной промышленностью, приведены в табл. 7.1.

Первая цифра в шифре типа углесосов обозначает диаметр всасывающего патрубка в миллиметрах, уменьшенный в 25 раз. Углесосы имеют проточную часть, элементы которой изготовляются из материалов, особо устойчивых к абразивному износу. Углесосы 10У4, 12У10 и 12У6 представляют собой горизонтальные одноступенчатые центробежные насосы, а углесос 14УВ6 — двухступенчатый центробежный насос с горизонтальным разъемом корпуса. К.п.д. специальных насосов ниже, чем у обычных, и составляет для углесосов 0,53—0,68.

Поиск по сайту: