Разработка Мыковского карьера лабрадоритов

объёма водосборника, энергетическая оценка эффективности спроектированной

установки.

1. Выбор насоса.

Насос выбирают исходя из обеспечения необходимых подачи и напора

установки.

Минимальную необходимую подачу водоотливной установки определяют из

условия удаления нормального суточного водопритока за время работы Трс=20

ч, м3/ч:

[pic] м3/сут,

[pic] м3/ч,

где: Qn - нормальный приток воды, м3/ч.

Необходимый напор насоса, м:

[pic][pic]м,

где: Нг – геометрическая /геодезическая/ высота поднятия воды – расстояние

по вертикали от зеркала воды в водосборнике до горизонта слива воды с

трубопровода, м:

[pic] м,

где: Нод – отметка околоствольного двора относительно дневной поверхности,

м; Нвс – геометрическая высота всасывания, Нвс=2,5…3,5 м; (т – КПД

трубопровода, ориентировочно принимается 0,9…0,95.

Исходя из требуемых значений подачи и напора, по данным промышленного

использования насосов и их техническим характеристикам, выбран насос 2К-

20/30 (Q=30 м3/ч; Н=24 м).

Выбранный насос проверяют на устойчивость работы по условию:

[pic]

где: [pic] - необходимое число рабочих колёс; Нко – напор, создаваемый

одним рабочим колесом при нулевой подаче; Нк – напор, создаваемый одним

рабочим колесом при подаче Qmin /принимается по характеристикам насоса/.

Насос 2К-20/30 обеспечивает расчётную подачу и напор.

2. Выбор трубопровода.

Выбор трубопровода водоотливной установки сводится к выбору

стандартного сечения труб. При этом фактическая потеря напора:

[pic][pic]

Оптимальная скорость воды в трубопроводе определяют по эмпирической

формуле, м/с:

[pic]

Величину Vэ обосновывают социальным технико-экономическим расчётом из

условия минимума приведённых затрат на сооружение трубопровода и

эксплуатационных затрат энергии на прокачку воды через него.

[pic]Qн номинальная подача насосов, принятая из условий превышения на

15% минимальной подачи.

[pic]

Диаметр трубопровода напорного става определяется по формуле:

[pic]

Стандартное сечение диаметра трубопровода принимается 0,245 м.

Коэффициент гидравлического трения [pic]

Длина напорного трубопровода, м:

[pic]

где: ( - угол наклона откоса уступа нерабочего борта карьера, по полезному

ископаемому (=900; l - ширина горизонтальной площадки уступа, м; nу –

количество уступов; l2 – длина труб от нижней бровки уступа до насоса, l2

=15…20 м; l3 – длина труб от верхней бровки уступа до места слива, l3 =

15…20 м; lв – длина подводящего трубопровода, м; lэ-эквивалентная длина

прямолинейного трубопровода, учитывающая местные сопротивления в напорном и

подводящем трубопроводах, м.

[pic]

где: ((- сумма коэффициентов местных сопротивлений для типовой схемы

водоотливного трубопровода, (( = 25…30; Кв – расходные характеристики в

напорном трубопроводе, м3/с; d – диаметр трубопровода напорного става.

Фактическая потеря напора в трубопроводе:

[pic]

Уравнение расходной характеристики трубопровода определяется по

формуле:

[pic]

где: R – сопротивление трубопровода.

Уравнение характеристики имеет вид: [pic].

| H | 22 | 22,2|22,8 |23,8 |25,1 |26,9 |29,1 |31,6 |34,5 |

| Q | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 |

С целью увеличения коэффициента готовности резервного трубопровода и

снижения удельных энергозатрат рекомендуется предусматривать его постоянную

эксплуатацию совместно с рабочим трубопроводом.

Постоянное использование резервного трубопровода в рабочем режиме

снижает удельные энергозатраты на откачку воды. С вводом резервного

трубопровода потери напора и энергии на преодоление сопротивления

итрубопровода сократятся в 4 раза.

9.3. Рабочий режим.

Рабочий режим определяется графическим решением системы уравнений

характеристик насоса и трубопровода (см. рис.9.1.). Точка пересечения

характеристик определяет рабочий режим. Рабочие параметры насоса:

1. Qр=16 м3/ч;

2. Нр=23,8 м;

3. (p =63%.

Проверка режима работы насоса: (p ( 0,85(max, 0,63 ( 0,85(0,65, где

(max - максимальное КПД насоса, равное 0,65.

При проверке режима работы насоса на отсутствие кавитации должно

выполняться условие: Нвр ( Нвс, 3 м ( 3 м,

где Нвр = 3 м – допустимая вакуумметрическая высота свасывания насоса в

рабочем режиме, м; Нвс = 3 м – проэктная высота всасывания,м.

Условие безкавитационной работы насоса выполняется.

4. Выбор привода.

Привод выбирают из условия обеспечения необходимой мощности, Вт:

[pic],

где: q – ускорение свободного падения, q=9,8 м*с-2; ( - плотность воды,

(=1020 кг/м3.

По расчитанной мощности, с учетом частоты вращения насоса, принимаем

электродвигатель ВАО-82-2. Двигатель трёхфазный асинхронный

короткозамкнутый, преимущественно на напряжение 660В.

Коммутационную аппаратуру двигателя выбирают по уровню его напряжения

Uн и рабочему току, А:

[pic]

Выбранный тип устройства – РВД-6.

5. Определение объёма водосборника.

Объём водосборникавыбирают согласно требованиям Правил безопасности.

Для главной водоотливной установки минимально возможный объём водосборника,

м3:

[pic]

В качестве водосборника принимают обычно горную выработку определённой

площади сечения Sс=5м ( 6м и высоты hс=4м. С учётом чистки принимаются как

минимум две секции.

6. Определение эффективности водоотливной установки.

Эффективность спроектированной установки оценивают по отдельным

энергозатратам на откачку воды. Суточная производительность работы

водоотливной установки по откачке нормального притока воды:

[pic],

Годовой расход электроэнергии на водоотлив:

[pic]

где: 1,05 – коэффициент, учитывающий расход электроэнергии на освещение

насосной камеры, сушку электродвигателей, питание аппаратуры, автомотизации

др.; (с=0,95…0,98 – КПД электросети; Кп – коэффициент увеличения весеннего

притока.

Удельные затраты на подъём 1 м3 воды на высоту 1 м, Вт(ч/(м3(м):

[pic]

Полученное значение энергозатрат характеризует эффективность

использования оборудования и принятых решений в выполненном расчёте. Для

использования полученного параметра в качестве обобщённого критерия

эффективности полученного проекта следует ориентироваться, что

среднестатистическое значение удельных энергозатрат для отрасли составляет

5,2 Вт*ч/(м3*м), минимально возможное – 2,73 Вт*ч/(м3*м).

10. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ.

1. Выбор схемы питания и распределения электроэнергии на Мыковском

карьере.

1. Выбор внешнего электроснабжения.

Краткая горно-геологическая характеристика приведена в ранее

выполненных разделах проекта.

Размеры Мыковского карьера: 270 х 240 м, средняя глубина 20 м.

Мыковский карьер работает 260 дней в году, в одну смену протяженностью

8 часов, преимущнественно в светлое время суток.

На Мыковском карьере используются электроприёмники, представленные в

таблице 10.1.

Таблица 10.1.

| |Наименование |Кол-во |Уст. |Коэф. |Потреб.|Число |

| |Потребителей | |мощн. |спроса | |Часов |

| | | | |Кп |мощ- |Работ |

| | | | | |ность, |в год,Т |

| | | | | |Рр,кВт | |

| | |все-|рабо-|все-|рабо- | | | |

| | | | | |чих | | | |

| | |го |чих |го | | | | |

| | | | | | | | | |

| |1.Насос 2К20/30|2 |1 |8 |4 |0,8 |3,2 |2080 |

| | |1 |1 |22 |22 |0,6 |13,2 |2600 |

| |2.СБУ - 100Г |1 |1 |20 |20 |1 |20 |1430 |

| |3.Лампа ДКсТ |2 |2 |30 |30 |1 |30 |1820 |

| |4.Вагон ВП-6 | | | | | | | |

| | | | | | | | | |

| |Всего: |- |- |80 |76 |- |66,4 |- |

Ориентировочно напряжение, которое питает ЛЭП, можно определить по

формуле:

[pic].

где: L – длина ЛЭП; Р – мощность линии ЛЭП, кВт.

Источник электроснабжения Мыковского карьера – отпайка от ВЛ-10 кВ

«Кам. Брод» напряжением 10 кВ.

Номинальное напряжение электрической сети:

- выше 1000 В - 10 кВ;

- до 1000 В - 0,4 кВ.

Установленная мощность электрических приёмников – 80 кВт, в том числе:

а) силовое оборудование - 60 кВт;

б) освещение - 20 кВт.

Токоприёмники карьера (буровые станки, насосы и др.) питаются от

трансформаторной подстанции с изолированной нейтралью, установленной на

северном борту карьера при пробной добыче. От трансформаторной подстанции

(ТП) к карьеру проведена ЛЭП – 0,4 кВт.

Для передачи электроэнергии от ТП к потребителям применяются провода.

Провода в карьере прокладываются открыто на «козлах», а в местах проезда

транспорта – в трубах, с соблюдением правил безопасности.

2. Схема соединения подстанции.

Для питания небольших горных предприятий, таких как Мыковский карьер,

где все потребители электрической энергии по степени бесперебойности

электрического снабжения относят к ІІІ категории, при значительном

отдалении от районной подстанции, используют однострансформаторные

подстанции (рис. 10.1.).

3. Распределение электроэнергии на Мыковском карьере.

Электроэнергию на карьере распределяют в соответствии с установленными

правилами и требованиями.

Строение распределительных сетей внутреннего электроснабжения карьера

зависит от размера и конфигурации карьера, мощности и количества горных

машин и механизмов, глубины и количества уступов (1 вскрышной и 5

добычных). По этим условиям предварительно выбирается система распределения

электроэнергии.

Исходя из данных Мыковского карьера выбирается продольно-фронтальная

схема распределения электроэнергии.

2. Проектирование электрического освещения открытых горных работ.

1. Осветительные установки в карьерах.

Эффективное освещение на карьере улучшает условия труда,

благоприятствует повышению его производительности и снижает травмвтизм.

На Мыковском карьере работы по добыче полезного ископаемого ведутся в

одну смену, протяженностью 8 часов, в светлое время суток. Исходя из этих

условий работы в тёмное время суток требуется охранное освещение,

минимальное освещение составляет 0,5 лк.

Общее освещение карьера осуществляется стационарной осветиткльной

установкой с мощным ксеноновым светильником, который размещается на внешнем

борту карьера.

Ксеноновые светильники позволяют обеспечить освещение карьера при

минимальном количестве светоточек, снизить расходы на осветительные

приборы, электрические осветительные сети и их обслуживание. Светильник

устанавливают на стационарной опоре.

2. Расчёт освещения ксеноновыми лампами.

Количество светильников с ксеноновыми лампами и высоту их установки

можно определить методом светового потока.

Общий световой поток, нужный для освещения карьера, и количество

светильников можно определить по формулам:

1. Световой поток, необходимый для создания на площади нужной

освещённости, Ен:

[pic]

где: Кз=1,2…1,5 – коэффициент запаса; Кп=1,15…1,5 – коэффициент, который

учитывает потери света в зависимости от конфигурации площади освещения;

z=1,3 – коэффициент неравномерности освещения.

2. Количество ксеноновых светильников для освещения данной площади

определяется:

[pic]

где: (пр=0,35…0,38 – КПД светильника; Ен=0,5 – нужная освещённость; S –

площадь карьера; Фп=694*103 - световой поток лампы ДКсТ-20000.

3. Высота установки светильника относитольно нижнего горизонта карьера для

ламп ДКсТ-20000:

[pic]

где: hк=20 м – глубина карьера; Н=36 м, для ламп ДКСт-20000.

Для освещения принимаем 1 ксеноновую лампу ДКсТ-20000 мощностью 20

кВт. Освещение территории карьера происходит только в тёмное время суток и

применяется в качестве охранного.

3. Определение электрических нагрузок и выбор мощности трансформатора.

1. Определение электрической нагрузки ГПП.

Из существующих методов расчёта значений электрических нагрузок в

практике проектирования СЭС горных предприятий используется метод

коэффициента спроса.

Расчётная нагрузка группы электроприёмников:

[pic]

где Рр, Qp, Sp – соответственно активная и реактивная составные и полная

расчётная мощности; Кn – коэффициент спроса; Рнi – номинальная мощность

электроприёмника; n – количество электроприёмников в группе; tg(р

соответствует расчётному значению коэффициента мощности cos(р.

Электроприёмник - насос 2К20/30:

[pic]

Аналогично расчитываются мощности других электроприёмников и

заполняется таблица 10.2.

Таблица 10.2.

|Приёмники |Ко|Устано|Коэффициенты | Расчётная мощность |

|Электроэнер|ли|вленна| | |

|гии |че|я | | |

| |ст|мощнос| | |

| |во|ть, | | |

| | |кВт | | |

| | | | | |

| | | | | |

| | | | | | | | | |

| | | | |cos(|tg(н |Рр, кВт |Qр, кВар |Sр, кВА |

| | | |Кп |н | | | | |

| | | | | | | | | |

|Магистральная ЛЭП №1 |

|Электроприёмники 0,4 кВ[pic] |

|Освещение |1 | 20 |1,0 |1,0 | - | 20 | - | 20 |

|Вагон ВП6 |2 |30 |1,0 |1,0 |- |30 |- |30 |

|Итого по | | | | | | | | |

|ЛЭП №1 | |50 | | | |50 | |50 |

|Магистральная ЛЭП №2 |

|Электроприёмники 0,4 кВ |

|Насос |1 | 4 | 0,8 |0,8 |0,75 | 3,2 | 2,4 | 4 |

|Бур. ст. | | | | | | | | |

|СБУ-100Г |1 |22 |0,6 |0,7 |1,02 |13,2 |13,46 |18,85 |

|Итого по | | | | | | | | |

|ЛЭП №2 | |28 | | | |16,4 |15,86 |22,85 |

|Итого по ГПП | 66,4 | 15,86 | 72,85|

Расчётную нагрузку в целом определяют суммированием нагрузок отдельных

групп электроприёмников, которые входят в СЭС, с учётом коэффициента

совмещения максимума Кпм=0,9:

[pic]

Из-за малой величины реактивной мощности (15,86 кВар) её компенсацию с

помощью конденсаторных батарей можно не проводить.

10.3.2. Выбор мощности трансформатора.

В большинстве случаев ТП 10/0,4 кВ на карьерах выполняются

однотрансформаторными. Мощность силового трансформатора определяется по

расчётным нагрузкам и возможностью прямого пуска самого мощного двигателя.

По условию расчётной нагрузки мощность трансформатора выбирают из

соотношения:

[pic]

Но при выборе мощности трансформатора нужно учитывать возможность его

перегрузки. Поскольку коэффициент заполнения графика нагрузки ПТП карьера

обычно не превышает 0,75, можно допустить систематические перегрузки

трансформатора 30%.

Выбираем трансформатор ТМ-100/6. Верхний предел номинального

напряжения обмоток ВН=6,3 кВ; НН=0,525 кВ. При этом мощность трансформатора

(100 кВА) обеспечивает питание всех потребителей III категории с учётом их

перегрузочной способности.

Расчётная нагрузка трансформатора с учётом потерь определяется:

[pic]

Ориентировочно можно считать:

[pic].

4. Расчёт электрических сетей Мыковского карьера.

Площадь сечения проводов воздушных стационарных ЛЭП напряжением 10 кВ

выбирают по экономической плотности тока и проверяют по условию нагрева и

механической прочности.

Воздушные линии электропередач напряжением до 1000 В расчитывают по

условиям нагрева и проверяют по потере напряжения. Кроме того, согласуют

площадь сечения проводов с защитой ЛЭП и сеть проверяют на отключение

минимальных токов КЗ релейной защиты.

При выборе площади сечения проводов и жил кабелей расчётный ток

нагрузки групп потребителей:

[pic].

1. Выбор площади сечения проводника питающей ЛЭП.

Ток, который проходит по линии 10кВ:

[pic].

Площадь сечения проводника с учётом экономических требований:

[pic],

где: (е=1,4 – экономическая плотность тока.

Выбор площади сечения проводника по условию нагрева сводится к

следующему:

[pic].

Выбираем провод с площадью сечения 16 мм2.

Минимальная площадь сечения проводов для воздушных высоковольтных

линий по условию механической прочности должна быть не меньше 35 мм2.

Окончательно, для питающей ЛЭП, выбираем площадь сечения проводника 35

мм2.

10.4.2. Выбор площади сечения проводников и жил кабелей по условиям

нагрева и механической прочности.

Выбор площади сечения проводников по условиям нагрева сводится к

сравнению расчётного тока с допустимыми токами нагрузки, которые для

стандартных сечений проводов приводятся в таблицах ПУЭ, с соблюдением

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11