Расчет шахтного насоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Водоотлив - это удаление шахтных и карьерных вод из горных выработок. При подземной разработке различают главный водоотлив, предназначенный для откачки общешахтного притока воды, и участковый водоотлив - для перекачки воды из отдельных участков шахты к водосборникам главного водоотлива (реже непосредственно на поверхность земли). В редких случаях применяется центральный водоотлив, когда несколько шахт имеют общую водоотливную установку, и региональный, обеспечивающий водоотлив всего района в целом. Водоотлив по схеме откачки воды на поверхность разделяется на прямой, когда откачка воды из главного водосборника производится сразу на поверхность; и ступенчатый, когда из нижних горизонтов через стволы (реже скважины) вода перекачивается в промежуточные водосборники вышележащих горизонтов, и затем на поверхность. Реже применяются другие схемы водоотлива, например, с передачей воды в расположенную выше (у ствола) насосную камеру, с перепуском воды из вышележащего горизонта и другие.

В систему шахтного водоотлива входят:

- устройства для регулирования внутришахтного стока (водоотводные канавки, трубопроводы, перекаченые насосы);

- водосборники;

- насосные станции с водозаборными колодцами и водоотливными

установками, с всасывающими и нагнетательными трубопроводами.

Устройства для регулирования стока внутришахтных вод включают трубопроводы и канавки для отвода воды в участковые и главные водосборники.

Для участкового водоотлива в шахтах, кроме многоступенчатых центробежных насосов, используются также консольные центробежные, моноблочные и вспомогательные насосы (турбонасосы, электронасосные одновинтовые агрегаты, одноступенчатые центробежные горизонтальные насосы, центробежные горизонтальные консольные насосы).

При откачке крупностью до 20 мм), очистке водосборников от шлама и на участковом водоотливе применяются шламовые насосы (вертикальные, суспензионные, магнетитошламовые и др.).

Для подачи воды на поверхность в стволе шахты прокладываются минимум два става нагнетательных труб - один рабочий и один резервный; при двух одновременно работающих насосах прокладываются три става труб.

1.Исходные данные для проектирования

Таблица 1-Исходные данные.

2.Выбор шахтного насоса водоотлива

Рис.1 Насос ЦНС 300-650

Насос ЦНС 300-650

Предназначены для перекачивания нейтральных вод с водородным показателем pH = 7-8,5, температурой от 1 до 45 °C с содержанием механических примесей не более 0,2% по массе, размером твердых частиц не более 0,2 мм микротвердостью не более 1,47 ГПа в системах главного водоотлива угольных шахт. Насосы ЦНСГ 180-500... 900 комплектуются защитным кожухом.

Для насосов ЦНСГ 180-500... 900 давление на входе должно быть не менее 0,1 МПа (1 кгс/см2) при температуре воды 105 °C.

Для насосов ЦНС, ЦНСГ давление на входе должно быть не более 0,3 МПа (3 кгс/см2).Насосы могут применяться и в других отраслях народного хозяйства.

Характеристика насоса.

3. Двигатели, применяемые для шахтных насосов

В зависимости от необходимой мощности и условий эксплуатации на современных насосных станциях применяют асинхронные электродвигатели двух типов: короткозамкнутые и с фазным ротором.В агрегатах такого типа магнитное поле вращается с постоянной частотой, которая связана с этим показателем для входного тока силовой сети (стандартом является 50 Гц). При применении частотного регулятора входной показатель можно менять в широких пределах, плавно управляя оборотами двигателя. Такая система является прогрессивной и экономически оправданной. Частота вращения ротора отстает от статора на величину скольжения, которая составляет 0,012-0,06.При пуске таких электродвигателей наблюдается очень высокое значение токов. Так, при мощности 0,6 - 100 кВт и оборотах 750 - 3000 об/мин этот показатель может в 6 -7 раз превышать номинальный. Такие критические значения наблюдаются кратковременно и не очень опасны для обмоток агрегата, но резко понижают напряжение в сети. Падение напряжения может отключить другие важные потребители в аварийном порядке, если система не оснащена дополнительными элементами управления агрегатами. Такое падение напряжения в силовых сетях ограничивает применение электрооборудования такого типа до 100 кВт.Обмотка ротора выведена на наружный пусковой реостат через тройное кольцо, а контакт осуществляется при помощи скользящих щеток. При механическом регулировании перед пуском такого агрегата на реостате добавляют сопротивление, которое уменьшает силу пускового тока. По мере разгона сопротивление постепенно уменьшается. При достижении двигателем оборотов, близких к номинальным, сопротивление выводится, и агрегат начинает работать по схеме короткозамкнутого устройства.

Асинхронные двигатели изготавливаются в вертикальном и горизонтальном исполнении и применяются в зависимости от установки насосного оборудования. К корпусу насосов они крепятся болтами по фланцевым соединениям, а передача крутящего момента происходит через муфту. Охлаждение обмотки проводится вентилятором, закрепленным на валу ротора в кормовой части агрегата. Холодный воздух поступает как с кормовой, так и с носовой стороны.Для определенных условий эксплуатации разработаны различные модификации техники:

-- с высоким пусковым моментом;

-- с высокими энергетическими данными, комплектуют насосы для круглосуточной работы;

-- схема облегченного

4.Построение механической характеристики двигателя

Построим механическую характеристику для двигателя 4MTKM 225M8

Таблица 3.Паспортные данные двигателя

Определяем номинальную частоту вращения электродвигателя

(4.1)

где: -частота вращения, об/мин.

Определяем номинальный момент электродвигателя

(4.2)

где:

Определяем скорость идеального холостого хода:

(4.3)

где:

Определяем номинальное скольжение двигателя:

(4.4)

Определяем критическое скольжение и момент

(4.5)

где:

Л-перегрузочная способность

Определяем момент критический

(4.6)

где:

Формула Клосса

(4.7)

где:

97,64

Таблица 4-Определение расчётного момента

Рис.5.Механическая хар-ка двигателя.

5.Определение схемы управления электродвигателем.

Рис.6.Схема управления насосом ЦНС 300-650

6.Принцип работы электрической схемы

Силовая часть.

При включения автоматического выключателя QF на три фазы A, B, C подается напряжение. При замыкании контактов магнитного пускателя КМ1 запускается двигатель.

Схема управления.

Ручной режим

При нажатии кнопки SB1 двигатель запускается. Вода доходя до верхнего уровня включается верхний концевик КВ и двигатель отключается. Когда уровень воды в емкости снижается, то включается нижний концевик КН . При нажатии кнопки SB 0 двигатель отключается.

В автоматический режим.

При включении кнопки SB1 двигатель запускается. Автоматическое включение двигателя в работу осуществляют концевики нижнего и верхнего уровня КВ и КН.

7.Автоматизация

Для автоматизации насосных установок кроме аппаратуры общего применения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей, промежуточных реле) применяются специальные аппараты управления и контроля, например, реле контроля уровня, реле контроля заливки центробежных насосов, струйные реле, поплавковое реле, электродные реле уровня, различные манометры, датчики емкостного. Система автоматизации состоит из следующих элементов: датчиков (давления, температуры, расхода и т. п.), измерительных преобразователей, модулей ввода/вывода данных, компьютера и/или программируемого контроллера, исполнительных устройств. Эти устройства обеспечивают надежную работу насоса и защиту от перепадов давления, работы без воды («сухого хода»), от скачков тока. Кроме того, современные контроллеры, такие как многофункциональный программируемый контроллер «ПолиТех» серии «КД-М», информация о котором приведена ниже, обеспечивают защиту от протечек воды и потопов, возможность просматривать показатели потребления воды и содержат опцию работы насоса по датчикам уровня воды. Такой функционал позволяет контроллеру работать с широким спектром оборудования. Данный контроллер применяется: для управления скважинными погружными насосами, магистральными насосами, насосами подпитки отопительных систем, в качестве контроллера уровня в напорных баках, для управления компрессорами либо электромагнитным клапаном, в качестве контроллера насосов моек высокого давления и иного оборудования с целью поддержания давления в трубопроводной системе в заданном пользователем диапазоне с точностью 0,01 МПа и для обеспечения защиты оборудования. Он объединяет функции нескольких устройств, таких как реле давления, реле сухого хода, манометр, и обеспечивает грамотную и точную диагностику критических параметров.

Защита от перепадов давления и скачков тока.

Защита от «сухого хода» и работы на перекрытый трубопровод.

Мониторинг показателей работы, программирование и поддержание заданных параметров давления, управление трубопроводными системами.

Диагностика показателей работы системы для своевременного устранения неполадок и технического обслуживания оборудования.

Накопление статистической информации по работе системы.

Контроль протечек и возможность защиты от потопа и затопления помещений

8.Электроснабжение главного водоотлива

Водоотлив состоит из двух самостоятельных агрегатов, один из которых находится в работе, а другой в резерве. Питание агрегатов осуществляется напряжением 6 кВ. Кроме оборудования высокого напряжения, установка главного водоотлива имеет вспомогательное оборудование: маслостанции для смазки подшипников эл.двигателей грузоподъемные механизмы для выполнения монтажных и ремонтных работ. Питание вспомогательного оборудования осуществляется напряжением 380 В

9.Тех.обслуживание и ремонт

Во избежание аварий и простоя оборудования необходимо производить его плановый ремонт. Нормативы на ремонт шахтного оборудования предусматривают следующие виды планово-предупредительного ремонта: мелкий (осмотр бригадой), текущий, средний и капитальный. Сроки ремонтов устанавливаются на месте в каждом отдельном случае (в зависимости от свойств воды).

Сроки, приведенные ниже, относятся к некислотной, относительно чистой шахтной воде при работе насоса не более 10 ч в сутки.

Мелкий ремонт или осмотр ремонтной бригадой производится один раз в неделю, при этом производят: внешний осмотр насосного агрегата; проверку действия насоса и всей арматуры; промывку подшипников и замену масла; перебивку сальников; осмотр и регулирование соединительных муфт; счистку щеток, щеткодержателей и контактных колец и сушку двигателя; осмотр реостата и очистку контактов; проверку показаний измерительных приборов.

Текущий планово-предупредительный ремонт производится через 1,5 мес. При этом выполняются все операции мелкого ремонта и, кроме того, осматривается разгрузочное устройство, т. е. устройство, уравновешивающее осевое усилие, и проверяется износ подшипников.

Текущий ремонт производится бригадой слесарей и машинистов под руководством опытного мастера. Средний ремонт производится один раз в 6 мес; при этом выполняются все операции среднего и мелкого ремонта и, кроме того, производится: полная разборка насоса, промывка рабочих колес, смена всех износившихся деталей и проверка зазоров; проверка вкладышей и шеек всех подшипников; проверка состояния всей пусковой аппаратуры; очистка обмоток ротора и статора; сборка, выверка и опробование насоса и двигателя в работе в течение 3--4 ч. Средний ремонт производится опытной бригадой, включая машинистов, под руководством механика шахты.

Капитальный ремонт производится один раз в год (и даже один раз в полтора года, смотря по состоянию оборудования); при этом насос доставляется в механическую мастерскую. Помимо операций, которые выполняются при среднем ремонте, при капитальном добавляется операция замены износившихся рабочих колес, вала, направляющих аппаратов, переливка и расточка подшипников и замена всех износившихся деталей. На всякий планово-предупредительный ремонт должен быть составлен наряд, в котором приводится перечень всех операций по двигателю и насосу.

Все проведенные ремонты, аварии и осмотры должны заноситься в ремонтную книгу. В этой же книге ведутся учетно-контрольные карты на каждый агрегат.

Во время работы машинист должен все показания приборов заносить в особую книгу («Книга для регистрации работы насосных агрегатов»), В насосной камере должно находиться «Положение о правах и обязанностях машиниста насосной установки».

Эксплуатацию автоматического водоотлива необходимо проводить с соблюдением следующих условий:

- периодически (примерно один раз в два дня) производить профилактический осмотр и контроль установки;

- вращающиеся части закрывать кожухом;

- осмотр и контроль поручать постоянным лицам;

- осмотр и ремонт производить лишь после переключения схемы на ручное управление;

- при осмотре проверять сальники насосов, наличие смазки в подшипниках, состояние шлангов, исправность электрической аппаратуры и т. д.;

- пусковые клапаны, реле разгрузки, баковый аккумулятор проверять при включении насоса вручную;

- после проверки установки надо перевести ее на автоматическое управление и проверить хотя бы при одном автоматическом включении;

- все неисправности и нарушения в работе отметить в особом журнале.

Список литературы

1. Кантович Л.И., Гетопанов В.Н. Горные машины. Учебник для техникумов. - М.: Недра, 1989-304 с..

2. Москаленко В.В. Электрический привод. - М.: Высшая школа, 1991-430 с.

3. Гришко А.П. Стационарные машины .-Том 2. Рудничные водоотливные, вентиляторные и пневматически установки: Учебник для вузов.-М.: Издательство «Горная книга», 2007.-586 с.

4. Носырёв Б.А., Белов С.В. Вентиляторные установки шахт : учебное пособие - Екатеринбург.: УГГГА, 1997-278 с.

5. Песвианидзе А.В. Расчёт шахтных подъёмных установок: учебное пособие.-М.: Недра, 1992-250 с. шахтный насос ротор

6. Гришко А.П., Щелоганов В.И. Стационарные машины и установки: учебное пособие. - М.: Издательство МГГУ - 2004- 328 с.

7. Глухарёв Ю.Д., Замышляев В.Ф. Техническое обслуживание и ремонт горного оборудования. - М.: Академия - 2003-400 с.

8. Носырёв Б.А. Насосные установки горных предприятий: учебное пособие - Екатеринбург.: УГГГА, 1997-162 с

Размещено на Allbest.ru