- •1. ВОПРОСЫ ГИДРОГЕОЛОГИИ РУДНЫХ И УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
- •1.8. Водоотлив на глубоких горизонтах
- •2. РУДНИЧНЫЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ
- •2.4. Законы пропорциональнрсти
- •2.9. Допустимая высота всасывания
- •2.10. Потери в насосах
- •2.17. Насосы в кислотоупорном исполнении
- •4. ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ВОДООТЛИВНЫХ УСТАНОВОК
- •5; ВОДООТЛИВНЫЕ УСТАНОВКИ
- •6.1. Реле уровня
- •6.2. Реле давления
- •7. СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВОДООТЛИВНЫМИ УСТАНОВКАМИ
- •8. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВОДООТЛИВНЫХ УСТАНОВОК
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