книги / Рудничные вентиляторные и водоотливные установки

н,мбод. cm.

Рис. 119, Определение рабочего режима водоотливной установки:

J — характеристика трубопровода; 2 — индивидуальная характеристика пятиступенчатого насоса МС-150

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания

Я Г = 5 ,7 м вод. cm. при ÇB= 135 м^/ч (см. рис. 25).

6.Необходимая мощность двигателя

Принимаем асинхронный электродвигатель типа А-112/2: мощность 250 кет напряжение 6000 в, скорость вращения 2950 об/м и н, к. п. д. 0,92. ’

7. Число часов работы водоотливной установки в сутки:

8. Технико-экономические показатели работы водоотливной установки. Среднегодовой расход электроэнергии

yQ,H,

9.Для автоматизации водоотливной установки принимаем аппаратуру УАВ.

Г л а в а IX

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СТАЦИОНАРНЫХ ВОДООТЛИВНЫХ УСТАНОВОК

§ 1. Монтаж

Перед монтажом насосной установки должна производиться ревизия насосов, двигателей, аппаратуры и арматуры на поверх­ ности шахты. Затем оборудование транспортируется в шахту.

Монтажные работы ведутся по проекту размещения всего обо­ рудования в камере, ходке и стволе. Перед монтажом установки проверяется наличие необходимой технической документации (пас­ портов, заводских монтажных инструкций и т. д.). Площадь фун­ дамента определяется из условия допустимого давления на грунт.

Фундамент должен выступать не менее чем на 200 мм в сторону по ширине и на 300 мм по длине от каждого фундаментного болта. Объем фундамента Уф = 2,5 G (где G — вес насоса и электродвига­ теля, т).

И*

Глубина заложения фундамента

После установки насоса с двигателем на фундамент проверяют центровку, их валы должны быть соосны. Соосность валов прове­ ряется замерами торцовых и радиальных зазоров между полумуфтами. Горизонтальность положения насоса и двигателя проверяют по уровню. Насосы производительностью до 70 м3/ч обычно смон­ тированы вместе с двигателем на общей плите, а при большей про­ изводительности их транспортируют к месту монтажа отдельно от рамы.

§ 2. Испытание шахтных центробежных насосов

Различают контрольные и типовые испытания. Контрольные испытания служат для проверки механических и гидравлических качеств насосов, а также надежности их работы.

При контрольных испытаниях проверяют работу подшипников насосного агрегата. Температура масла в подшипниках насоса не должна превышать 60° сверх температуры окружающего воздуха. Вибрацию подшипников насоса и электродвигателя проверяют обычно с помощью ручного вибрографа типа ВР-1.

Контроль за работой разгрузочного устройства секционных центробеяшых насосов осуществляется по расходу воды из разгрузоч­ ного устройства и ее температуре. Расход воды не должен превышать 3—4% номинальной производительности насоса, а допустимое превышение температуры относительно температуры шахтной воды 5-10°.

Типовые испытания насосов проводят с целью получения энерге­ тических и кавитационных характеристик. При испытании опре­ деляют подачу насоса, создаваемый им напор, мощность на валу и скорость его вращения. Схема установки при испытании центро­ бежного насоса показана на рис. 120. Изменяя положение задвижки 10, получим различные режимы работы насоса.

Определение подачи насоса. При расходах до 200 м3/ч подача насоса определяется объемным или весовым способом, а при боль­ ших расходах используют водосливы или дроссельные приборы (диафрагмы, сопла, расходомерные трубы). Измерение расхода объемным способом заключается в определении времени заполнения водой определенного объема резервуара. Этот способ отличается

Определение напора насоса. Напор, создаваемый насосом, опре­ деляется как сумма показаний манометра М и вакуумметра W плюс вертикальное расстояние от места включения вакуумметра до центра шкалы манометра I:

Определение мощности на валу насоса можно производить пу­ тем: 1) измерения мощности, потребляемой двигателем насоса из сети электрической энергии АГсвти, и 2) измерения крутящего мо­ мента М и скорости вращения п [2]. В первом случае необходимо знать зависимость к. п. д. двигателя т)дв от его загрузки.

Во втором случае можно более точно определить мощность на валу

Обработка данных испытаний. Как известно, эксплуатационные характеристики турбомашин всегда даются при постоянной скорости вращения. Если приводом испытываемого насоса служит асин­

хронный электродвигатель, то при испытании скорость вращения его несколько меняется в зависимости от нагрузки.

Для построения эксплуатационных характеристик насоса дан­ ные испытания необходимо привести в соответствие с законами пропорциональности к какой-либо скорости вращения /ij по фор­ мулам:

На основе указанных выше вычислений строят эксплуатационные характеристики насоса.

Для высокооборотных насосов со сравнительно большими по­ дачами производят кавитационные испытания (рис. 122) для экспе­ риментального определения минимально необходимого кавитацион­ ного запаса давления в потоке жидкости на входе в насос Нь, а сле­ довательно, и допустимой вакуумметрической высоты всасывания [2, 21, 36]. С помощью задвижки 4 устанавливается определенный режим работы насоса: Q = const, Н = const, ц = const, который фиксируется манометрами 1 и 2 и расходомером 5. Скорость вращения

приводит к уменьшению Нь. При этом режим работы насоса не нару­ шается. При некотором значении Н ь появляется шум, характери­ зующий наступление кавитации. При дальнейшем уменьшении да­ вления р г значения Q, Н , ц начинают уменьшаться, кавитационные явления нарастают, после чего наступает полный срыв работы насоса. По результатам испытаний строят срывные характеристики насоса — зависимости Ç, Н, ц от Нь (рис. 123). Точно установить момент начала кавитации трудно, поэтому условно за # 8min (йашах)

принимают то значение Нъ, при котором напор насоса уменьшается на 1—2% своего первоначального значения.

§ 3. Характерные неисправности при работе центробежных насосов

1. Насос при пуске не подает воду:

а) насос и всасывающий трубопровод не заполнены водой; б) приемный клапан пропускает воду;

в) в насос или во всасывающий трубопровод проникает воздух через неплотности и необходимый вакуум не может быть создан;

г) вакуумметрическая высота всасывания оказалась больше мак­ симально допустимого ее значения вследствие большой геометри­ ческой высоты всасывания, увеличения сопротивления во всасы­ вающем трубопроводе из-за загрязнения приемной сетки, заклини­ вания приемного клапана и т. д.;

д) насос не создает необходимого напора, что может иметь место при вращении ротора в обратную сторону, при уменьшении скорости вращения его; при этом напор насоса при нулевой подаче может оказаться меньше геометрической высоты водоподъема. Возможно, что напор не создается вследствие механического износа рабочих колес, уплотнений и увеличения утечек;

е) уровень воды в водосборнике понизился, что приводит к заса­ сыванию воздуха.

2. При работе насоса уменьшается подача:

а) уменьшение подачи может произойти из-за понижения на­ порной характеристики вследствие уменьшения скорости вращения при понижении частоты электрического тока, при увеличении вакуумметрической высоты всасывания, при засасывании воздуха в насос через неплотности во всасывающем трубопроводе и сальниках насоса, через слой воды в колодце, если толщина его над первым отверстием приемной сетки меньше 300—400 мм. Понижение на­ порной характеристики насоса может произойти также при увели­ чении гидравлических потерь в насосе из-за уменьшения живого сечения в проточной части при загрязнении каналов осадками, выпадающими из воды, а также вследствие механического износа деталей насоса и увеличения утечек;

б) уменьшение подачи насоса может произойти из-за возрастания сопротивления трубопровода, при этом характеристика его пройдет

круче, а подача насоса уменьшится. Сопротивление трубопровода увеличивается вследствие его загрязнения, при установке дополни­ тельных местных сопротивлений и т. д. Подача насоса уменьшается и в том случае, если действительная геометрическая высота водо­ подъема окажется больше того значения, которое было принято при проектировании водоотливной установки.

3. Перегрузка двигателя. Если установленная мощность двига­ теля при проектировании установки выбрана правильно, то пере­ грузка двигателя возможна по следующим причинам:

а) уменьшилась высота нагнетания вследствие неплотностей в нагнетательном трубопроводе. При этом увеличиваются подача насоса и мощность на валу насоса;

б) уменьшился механический к. п. д. насоса из-за неисправностей в разгрузочном устройстве, при увеличении трения в подшипниках, сальниках и уплотняющих кольцах вследствие перекоса ротора

иотсутствия соосности валов насоса и двигателя.

4.Вибрация и шум в насосе возникают в случаях, когда:

а) неправильно собрана установка; б) непрочен фундамент или непрочно закреплен агрегат на фун­

даменте; в) валы насоса и электродвигателя не соосны;

г) плохо укреплен трубопровод; д) износились подшипники;

е) насос работает в кавитационном режиме.

§ 4. Чистка шахтных водоотливных трубопроводов

Механические и химические примеси, содержащиеся в шахтной воде, приводят с течением времени к образованию отложений (осад­ ков) на стенках водоотливных трубопроводов.

Уменьшение сечения трубопроводов приводит к уменьшению подачи отдельных насосов, к увеличению напора насоса и расхода электроэнергии на 1 м3 откачанной воды.

Чистка нагнетательных трубопроводов становится совершенно неизбежной в тех случаях, когда водоотливная установка не обеспе­ чивает необходимой подачи и начинает работать на пределе по на­ пору. Она необходима также для экономии электроэнергии.

Очистка трубопроводов может производиться:

1) механическим способом — с помощью специальных пусто­ телых шаров-ежей. В ПермНИУИ разработан специальный снаряд для чистки трубопроводов, в головной металлической части которого имеются отверстия для пропуска воды. Во всех этих случаях чистка трубопровода происходит при работающем насосе. Шары или снаряд увлекаются водой, разрушают осадок, куски которого вместе с водой выходят на поверхность в водоотводную канаву.

Применяются также специальные шарошки, подвешенные на стальном канате; они перемещаются по трубопроводу лебедкой,

установленной на поверхности шахты. В этом случае нижняя часть трубопровода (у опорного колена) разбирается и шарошка опускается

иподнимается по трубопроводу несколько раз;

2)химическим способом — в трубопровод подается 8—10%-ный раствор соляной кислоты, подогретой до 40—50°. Этот способ нера­

ционален, так как требует большого расхода соляной кислоты

иподогрева ее в условиях шахты;

3)термитным способом — в трубопровод вентилятором подается воздух, нагретый на поверхности в калорифере до 10—25°. При этом осадок просушивается, затем в трубопровод подается пар. При появлении воды в нижней части трубопровода подача пара прекра­ щается. После этого в трубопровод подается холодный воздух;

вода, проникшая в поры осадка, замерзает, а осадок разрушается и отстает от трубопровода. Этот способ был успешно применен на Кизеловской шахте им. Ленина. Для предупреждения закупорки трубопровода отделявшимися кусками осадка через трубопровод предварительно был пропущен стальной канат, приводившийся затем в движение лебедкой.

§ 5. Вопросы техники безопасности

Основные требования по технике безопасности при эксплуатации шахтных водоотливных установок сводятся к следующему [50]:

1) в случае затопления шахты насосная камера герметически отделяется от околоствольного двора и квершлага (штрека) с по­ мощью перемычки с плотно закрывающейся дверью, а от водо­ сборников — задвижками;

2) всякое исправление, ремонт, смазка двигателей и насосов на ходу, подтягивание болтов на движущихся частях и на трубо­ проводах, находящихся под давлением, категорически воспре­ щаются;

3)корпуса электрооборудования тщательно заземляются;

4)при эксплуатации высоковольтного электрооборудования не­ обходимо иметь резиновые перчатки и коврики, а также «плакаты»: «Не включать», «В ремонте»; «Опасно для жизни — высокое напря­ жение»;

5)соединительные фланцы трубопроводов в насосной камере при давлении свыше 50 ати закрываются щитками для того, чтобы избежать поражения обслуживающего персонала струей воды;

6)вращающиеся части насосного агрегата должны быть закрыты кожухами;

7)освещение насосных камер должно обеспечивать возможность правильного и безопасного обслуживания агрегатов;

8)в насосной камере должны быть противопожарные средства (огнетушители, песок и др.);

9)за работой водоотливных установок должен быть установлен систематический контроль. Каждая водоотливная установка должна