2. Головна водовідливна установка

Головна водовідливна установка розташована на обрії 530 м в околоствольном дворі шахти «Центральна». Вона працює на нормальний годинний приплив

260 м³/год і максимальний – 320 м³/год. Головна водовідливна установка обладнана відцентровими насосами ЦНС 300 – 600 у кількості 5-ти штук. Як електропривод насосів застосовуються високовольтні асинхронні електродвигуни з к.з. ротором, потужністю 800 квт, типу ВАО 630 М4.

У [ с. 80] зазначено, що для відображення залежності напору насоса від його подачі користаються аналітичними рівняннями виду:

H = z ( H₀ + AQ - BQ²), (6.11)

де z – число робочих коліс насоса, шт;

H_0, А, В – постійні коефіцієнти (дивися таблицю 6.3).

У [ с..239]запропоновано аналітичне вираження кривої ККД насоса:

_Р = ,

де - експериментальні коефіцієнти, визначені за даними ІГМ

ім. М.М. Федорова дивися таблицю 6.3).

Таблиця6.3 - Технічні дані насоса ЦНС 300 – 600

Насос	Величинапоказника
	НН	QН	Н	H0	А	В
ЦНС 300-120...600	300	60	0,71	66,9	40,1•10^-3	221•10^-6

Продовження таблиці 6.3

Насос	Величинапоказника для ККД
ЦНС 300-120...600	5,97•10^-3	-14,66•10^-6	969,3•10^-11

Робочу точку насоса знаходимо, вирішивши систему рівнянь виду:

(6.12)

де Н_Г = 533 м – геодезична висота подачі, м

а – опір трубопроводу.

Змінюючи величину Q, шукаємо точку Н, що задовольняє системі рівнянь (6.12).

Формула потужності двигуна, необхідного для робочого режиму насоса має вид:

Р = , квт (6.13)

де _р – ККД насоса по характеристиці. Описані вище залежності для перебування потужності, затрачуваної одним насосом, але при роботі в парі будемо мати.

Для рівнобіжної роботи насосів:

. (6.14)

Так, як насоси однакові, тодї система рівнянь (6.12), перетвориться до виду:

. (6.15)

Для перебування робочої точки насоса (насосів) визначимо гідравлічний опір трубопроводу - а.

Таблиця 6.4 - Розрахункові параметри

Довжина труб у насосній камері, м	20
Довжина труб у трубному ходці, м	15
Довжина труб на поверхні від стовбура до місця зливу, м	800

На шахті використовуються труби з діаметром умовного проходу 251 мм.

Швидкість води в усмоктувальному і нагнітальному трубопроводі при роботі двох насосів знаходимо з формул:

(6.16)

(6.17)

Коефіцієнт гідравлічного опору для усмоктувального і нагнітального трубопроводів.

, (6.18)

. (6.19)

Таблиця 6.5 - Коефіцієнти місцевого опору апаратури

Апаратура	Діаметр умовного проходу, dу, мм	Коефіцієнт місцевого опору,
Засувка	80…400	0,26
Клапан зворотний	80…400	10
Клапан прийомний із сіткою	100	7,0
	150	6,0
	200	5,2
	250	4,5
	300	3,7
Трійник рівнопрохідний	80…300	1,5
Коліно зварене складене	80…300	0,6

Утрати напору в усмоктувальному трубопроводі для одного насоса:

, (6.20)

де - довжина усмоктувального трубопроводу.

- сума коефіцієнтів місцевих опорів

. (6.21)

Утрати напору в усмоктувальному трубопроводі для двох насосів:

. (6.22)

Утрати напору в нагнітальному трубопроводі при праці двох насосів:

, (6.23)

де - довжина нагнітального трубопроводу, м;

;

- сума коефіцієнтів місцевих опорів (від насосів до місця зливу).

(6.24)

Сумарні втрати напору в трубопроводі прироботі двох насосів:

(6.25)

. (6.26)

Гідравлічний опір трубопроводу знаходиться з формули:

ч²/м⁵, (6.27)

ч²/м⁵. (6.28)

Утрати напору в нагнітальному трубопроводі при праці одного насосу:

, (6.29)

де - довжина нагнітального трубопроводу, м;

- сума коефіцієнтів місцевих опорів (від насосів до місця зливу);

.

(6.30)

Сумарні втрати напору в трубопроводі прироботі двох насосів:

. (6.31)

Гідравлічний опір трубопроводу при роботі одного насоса знаходиться з формули:

ч²/м⁵. (6.32)

Знайдену величину а підставимо в систему (6.15) і використовуючи пакет програм Microsoft Excel, користаючись функцією «пошук рішення», визначаємо робочу точку при роботі двох насосів паралельно.

Таблиця 6.6 - Визначення робочої точки при рівнобіжній роботі насосів типу

ЦНС – 300 – 600 методом пошуку рішень Ньютона

Q (подача насосів)	419,6598491
Н1 - значення характеристики насоса в робочій точці	593,2311208
Н2 - значення характеристики мережі в робочій точці	593,231121
Цільова функція (значення)	-1,98622E-07
ККД при роботі двох насосів	0,6399239
Гідравлічний опір мережі	3,42 Е-4

Підставимо знайдені значення (дивися таблицю 6.6) у формулу (6.13), одержимо потужність двигуна:

Р = =510 кВт. (6.33)

де _р= 0,7226 – ККДнасоса;

- щільність шахтної води.

Таблиця 6.7- Визначення робочої точкипри роботі одного насосу типу

ЦНС – 300 – 600 методом пошуку рішень Ньютона

Q (подача насоса)	240,4032409
Н1 - значення характеристики насоса в робочій точці	550,9160526
Н2 - значення характеристики мережі в робочій точці	550,9160527
Цільова функція (значення)	-1,23206E-08
ККД при роботі одного насоса	0,722624
Гідравлічний опір мережі	3,1 Е-4

Час роботи насоса по відкачці нормального і максимального припливів води:

, (6.34)

, (6.35)

,

.

Річна витрата електроенергії на водовідлив.

, (6.36)

де - ККДмережі

(6.37)

Річний приплив води.

м³/рік. (6.38)

Технологічнавитрата електроенергії на 1м³води.

, (6.39)

. (6.40)

Питома витрата електроенергії на одну тонну видобутку визначимо по формулі:

кВт • год/т. (6.41)

де Ар= 1884293 т – річний видобуток.

Висновки

Після відповідних розрахунків было встановлено, що річна витрата електроенергії на водовідлив склала 5619021,7 квт• год. Технологічна витрата електроенергії на 1м³ води склала 2,377 квт• год. / м³. Питома витрата електроенергії на одну тонну видобутку – 2,98 квт час/т.