Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
книги / Рудничные водоотливные установки..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
56.25 Mб
Скачать

вать всасывающую систему насосов, не допуская проникнове­ ния в нее воздуха и увеличения геометрической высоты против допустимого значения для каждого типа насоса.

Степень развития кавитации зависит также от давления во всасывающем трубопроводе, что определяется высотным распо­ ложением водоотливной установки по отношению к свободной поверхности воды в приемном колодце.

Возникновение кавитации недопустимо при работе водоот­ ливных установок, так как это ведет к авариям.

В горной промышленности применяются две схемы распо­ ложения насосов по отношению к уровню воды в водосборнике.

Рис. 2.7. Схемы расположения насосов по отношению к уровню воды в водо­ сборнике:

а — с положительной пысотой всасывания; в — с отрицательной высотой всасывания

В схеме установки с положительной высотой всасывания (рис. 2.7, а) уровень воды в водосборнике располагается ниже оси рабочего колеса. Эти водоотливные установки находят ши­ рокое применение в угольной и рудной промышленности.

В схеме установки с отрицательной высотой всасывания (рис. 2.7, б) уровень воды в водосборнике располагается выше оси рабочего колеса насоса. Водоотливные установки этого типа нашли применение при отработке месторождений в слож­ ных гидрогеологических условиях.

2.9. Допустимая высота всасывания

Геометрической высотой всасывания Явс называется раз­ ность отметок оси насоса ho и свободного уровня в водосбор­ нике h\, из которого жидкость забирается насосом (см. рис.2.7),

Явс = Ао±Лх.

(2.34)

Если насос расположен ниже уровня, как, например, при за­ глубленных водоотливных установках, то высота всасывания становится отрицательной и называется подпором. Приток

жидкости от поверхности свободного уровня к колесу насоса происходит за счет разности давлений на этих отметках.

Большинство рудничных водоотливных установок располо­ жены выше уровня воды в водосборниках и работают с всасы­ ванием воды насосами. Поэтому внутри насоса при входе воды на лопатки рабочего колеса первой ступени насоса давление значительно меньше атмосферного.

Для нормальной работы насоса должно быть выполнено ус­ ловие

Рв>Рп,

(2.35)

где рв — минимальное абсолютное давление в потоке жидкости в области входа в колесо; рп— давление насыщенного пара пе­ рекачиваемой жидкости. Несоблюдение условия (2.35) в местах возникновения минимума давления вызывает вскипание жидко­ сти, что ведет к снижению подачи насоса и сбросу нагрузки.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания опреде­

ляется по уравнению [11, 12]

I

Я,с.,о„ = - ^ ± Я м-

А - А , Д

й .

(2.36)

Рб

2g

 

 

где ра — атмосферное давление,

действующее

па

поверхность

уровня жидкости, поступающей в насос, Па; Я пс — геометриче­ ская высота всасывания или минимальная высота подпора (от­ рицательная высота всасывания), м; hn — давление пара при данной температуре воды, Па; Л/ — потери напора при движенииводы по всасывающему трубопроводу, м; А— коэффициент со­ противления движению жидкости; с\ — абсолютная скорость входа жидкости на лопатки, м/с; A h — потери напора при входе потока жидкости на лопатки рабочего колеса, м.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями до­ казано, что максимальное динамическое падение давления на задней стенке лопатки рабочего колеса Л/iue.max пропорцио­ нально напору насоса. Поэтому для обобщения результатов кавитационных испытаний был введен коэффициент кавитации о, показывающий, какую часть манометрического напора на одно колесо насоса составляет падение давления с задней сто­ роны лопатки при ее вращении [б]:

* = ЛhBC.mJ H .

(2.37)

Для шахтных насосов различной быстроходности допусти­ мая вакуумметрическая высота всасывания может быть также определена по формуле

« « .,» = - ----ОН.

(2.38)

Рб

Для вычисления максимального динамического падения дав­ ления при входе воды в колесо первой ступени (минимального

кавитационного запаса энергии па всасывание) С. С. Рудневым предложено .следующее уравнение:

(2.39)

где Q — подача (для колеса с двусторонним подводом прини­ мается Q/2), м3/с; С — постоянная, характеризующая конструк­ цию насоса (для обычных насосов С=800-т-1000, у рабочих ко­ лес со специальным профилированным входом — конденсатных достигает 2500).

Уравнение (2.39) раскрывает зависимость Д/хпс. max от основ­ ных параметров насоса и позволяет производить выбор частоты вращения в функции Q, а также допустимой высоты всасыва­ ния. Чем выше A/zDC.max насоса, тем меньше допустимая высота всасывания. Поэтому для заданной подачи Q и допустимой вы­ соты всасывания повышение частоты вращения возможно лишь при увеличении постоянной С, зависящей от конструкции насоса.

Из уравнения (2.39) следует, что

С - 5 ,6 2 —

(2.40)

Д '« .т£

 

Это уравнение совпадает по форме с выражением (2.33) для коэффициента быстроходности пя В .рассматриваемом уравне­ нии вместо напора колеса Як подставлена величина допускае­ мого кавитационного запаса ДЛвс.тахПоэтому постоянную С называют кавитационным коэффициентом быстроходности (коэффициентом кавитации). Ниже показано соотношение между коэффициентами кавитации и быстроходности.

Коэффициент

быстроходности

80

100

200

300

400

Коэффициент

кавитации

0,04

0,08

0,1

0,17

0,21

Из уравнения (2.38) видно, что при ns=100 и выше и на­ поре на одну ступень 150—250 м насосы могут работать только с отрицательной высотой всасывания, так как

Я,вс. доп ^ — аН = 10—0,08-200 = —6 м.

Рё

Всасывающая способность шахтных насосов имеет важное значение для бесперебойной работы водоотливных установок и ей посвящено большое количество работ [9].

При расчете высоты всасывания необходимо учитывать ее снижение из-за повышения температуры шахтных вод (осо­ бенно во время подземных пожаров), их загрязненности, уве­ личения удельного веса и повышения давления водяных паров.

Опыт эксплуатации показывает, что повышенная скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе увеличивает