Водоотливных установок

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·λ_трξ·L·Q²)/d⁵;

- для местных сопротивлении

h=(0,083·ξ·Q²)/d⁴,

где λ_тр – коэффициент трения воды о стенки труб (для шахтной воды λ_тр=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

Δh_Σ=Δh₁+Δh₂+…+Δh_n

где Δh₁, Δh₂,…,Δh_n – 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)t_н

ΔW=,

η₁ · η₂ · η_d · η_с

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);

η_d, η_с – к.п.д. соответственно двигателя и сети (изменяются незначительно, поэтому в расчетах принимаются равными: η_а – номинальному значению двигателя; η_с= 0,95- 0,97); t_н – время работы насосов за расчётный период, ч.

При выполнении аналитических расчетов величину Н₂ следует определять как

Н₂=Н₁ - Δh_Σ

где Δh_Σ – 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.