Основные мероприятия по экономии электрической энергии:
1. уменьшение притока воды в шахту:
2. предупреждением проникновения воды в шахту с поверхности;
3. соблюдение соответствия паспортных параметров насосов характеристике сети.
При выборе типа и производительности насосов для работы на заданный трубопровод должны соблюдаться паспортные параметры насосов. Необходимо стремиться к тому, чтобы точка пересечения индивидуальной характеристики насоса и характеристики трубопровода лежали в зоне максимального к.п.д. (рис. 9.1).
Н,м η 2 3
А
В
η 2
η
η1
Q1 Q2 Q, м3/ч
Совмещенные характеристики насоса и трубопроводов Рис.9.1
1 – индивидуальная характеристика насоса; 2, 3 – характеристики трубопровода соответственно с большим и меньшим сопротивлением; А, В – рабочие точки, в которых насос работает с производительностью Q1 и Q1 и к.п.д. соответственно η1 и η2.
Смещения точки пересечения характеристик 1 и 2 (точка А) в точку В можно добиться изменением параметров трубопровода.
При работе насосов с завышенным напором часть напора гасится в трубопроводе и бесполезно теряется при сбрасывании воды на поверхность. В этом случае необходимо:
- снять часть промежуточных секций(если насосы секционные);
- рассмотреть возможность установки насосов с меньшим напором.
Указанные мероприятия позволят сместить точку пересечения индивидуальной характеристики насоса о характеристикой трубопровода в зону максимального к.п.д (см.рис.9.1) и обеспечат работу водоотливной установки с меньшим удельным расходом электроэнергии.
4. Уменьшение потерь напора в трубопроводе (снижение его сопротивления).
Потери напора в трубопроводе оказывают существенное влияние на энергетические показатели водоотливной установки.
Наиболее эффективного уменьшения потерь напора в трубопроводе позволит добиться выполнение следующих мероприятий:
1) Увеличение сечения труб по всей длине или на отдельных участках путем замены старых труб.
Потери напора в трубопроводе (м) выражаются формулами:
- для труб на прямом участке
h=(0,083·λтрξ·L·Q2)/d5;
- для местных сопротивлении
h=(0,083·ξ·Q2)/d4,
где λтр – коэффициент трения воды о стенки труб (для шахтной воды λтр=0,03);
L – длина участка трубопровода, м;
Q – количество пропускаемой воды, м3/cек;
d – диаметр трубопровода, м;
ξ – коэффициент местного сопротивления (принимается по табл.9.9).
Значения коэффициента местного сопротивления Таблица 9.9
Местное сопротивление | Значение коэффициента |
Задвижка | 0,5 |
Закруглённое колено на 90° | 0,3 |
Обратный клапан | 5,0 |
В случае изменения параметров трубопровода с использованием формул определяется разность потерь напора (м) на каждом участке как
Δh=h1 – h2,
где h1, h2 – потери напора на участке трубопровода до и после его реконструкции, м.
Тогда суммарное снижение потерь напора (м) будет равно
ΔhΣ=Δh1+Δh2+…+Δhn
где Δh1, Δh2,…,Δhn – величина снижения потерь непора на отдельных, участках трубопровода, м.
Снижение потерь напора в трубопроводе приведет к смещению рабочей точки установки с соответствующим изменением её к.п.д. (см. рис.9.1).
Размер экономии электроэнергии (кВт · ч), которая может быть получена от снижения сопротивления трубопровода, подсчитывается по формуле:
0,00286(Q1·H1·η2 – Q2·H2·η1)tн
ΔW=,
η1 · η2 · ηd · ηс
где Q1, Q2 - подача насосной установки соответственно до и после изменения сопротивления трубопровода (определяется по показаниям расходомера),
м3 /ч;
Н1, H2 – полный напор водоотливной установки соответственно до и после изменения сопротивления трубопровода (определяется по показаниям манометра), м;
η2, η2 – к.п.д. водоотливной установки до и после изменения сопротивления трубопровода. При известных значениях Q1, Q2 и H1, H2 величины η1 и η2 определяются положением точки пересечения (А,В) характеристики насоса и трубопровода(см. рис. 9.1);
ηd, ηс – к.п.д. соответственно двигателя и сети (изменяются незначительно, поэтому в расчетах принимаются равными: ηа – номинальному значению двигателя; ηс= 0,95- 0,97); tн – время работы насосов за расчётный период, ч.
При выполнении аналитических расчетов величину Н2 следует определять как
Н2=Н1 - ΔhΣ
где ΔhΣ – суммарное снижение потерь напора, м.
2) Включение на параллельную работу резервного нагнетательного става;
Такое включение следует осуществлять при снижении производи-тельности насоса по сравнению с номинальной на величину более 20%. При этом уменьшается сопротивление трубопровода и экономия электроэнергии может составить 7-10% от потребляемой.
3) ликвидация в трубопроводе излишней арматуры и ненужных поворотов или снижение их сопротивления сглаживанием острых углов.
4) сокращение длины трубопровода:
- путем изменения его конфигурации;
- за счет работы насоса на вертикальную скважину вместо наклонного става по уклону.
5) регулярная (не реже одного раза в год) очистка трубопровода от накопившихся осадков.