Файл: Курсовой проект (направление подготовки 21. 05. 04 Горное дело специализация Горные машины и оборудование).docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.04.2024

Просмотров: 30

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Министерство образования и науки Российской ФедерацииПолитехнический институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.К. АММОСОВА» в г. МирномКафедра горного делаКУРСОВОЙ ПРОЕКТ(направление подготовки 21.05.04 Горное делоспециализация «Горные машины и оборудование»)По дисциплине: «Стационарные машины» Вариант № 15Выполнил: студент гр. С-ГМ-16Куликов М.А.Проверил: к.т.н., доцент кафедрыЗолотин В.Г.Дата сдачи работы на кафедру «___»___________2022 годаДата защиты «___»___________2022 годаОценка «___________________»Мирный 2022 г. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 41.РАСЧЕТ НАСОСНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ 6Минимальная подача: 6Выбор труб и водоотливной арматуры 7Внутренний диаметр труб 8Определение характеристики сети 9Нахождение рабочей точки насосной установки 11Годовой расход электроэнергии на водоотлив 12Расчет проходческой вентиляторной установки 14Расчет пневматической установки горноразведочных работ 16Список литературы: 25 ВВЕДЕНИЕ Среди установок, от которых зависит надёжность, безопасность и эффективность работы горного предприятия, одно из главных мест принадлежит стационарным машинам и установкам. Они характеризуются сложностью конструкций и большой энергоёмкостью (на их долю приходится до 70% всей потребляемой на горном предприятии энергии) и представляют собой комплексы механического оборудования, предназначенного для подъёма полезного ископаемого и пустых пород на поверхность, подъёма и спуска людей, материалов, оборудования (подъёмные установки); осушения месторождений полезных ископаемых и откачки воды из горных выработок на поверхность (водоотливные установки); искусственного проветривания горных выработок и создания нормальных атмосферных условий на горном предприятии (вентиляторные установки); получения пневматической энергии – энергии сжатого воздуха, используемой при работе горных комбайнов, отбойных и бурильных молотков, лебёдок, вентиляторов местного проветривания, участковых насосов и др. (компрессорные установки). ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Тематика курсового проектирования предусматривает выбор оборудования для насосных, вентиляторных и пневматических установок, определение оптимальных режимов работы машин в заданных горно-геологических условиях и повышения их эксплуатационной надежности.Исходные данныеДля насосной водоотливной установки Общие данные Насосы H, м , , м м м Местные сопротивления на участке 1 2 3 где, - нормальный приток в водосборник системы главного водоотлива, ; - максимальный приток в весенне-осенний период, ;H - высота, на которую необходимо откачать воду (обычно равна глубине шахты), м.Для проходческой вентиляторной установки- длина тупиковой выработки – L=300 м; - сечение выработки – S=7,5 ; - расход ВВ за 1 цикл – А=34 кг; - время проветривания выработки – t = 30 мин.; - количество человек, работающих в забое – m=3 чел.Для пневматической установки для горно-разведочных работДлина трубопроводов: АВ=0,8 км; ВС=1,3 км; СЕ=0,95 км; СD=1,1 км; ВF=1 км; FК=1,85 км; FJ=1,75 км.Количество потребителей в пунктах потребления: K – НКР = 2; D – ППН = 5; J – ПТ = 5; E – ПР = 4. 1.РАСЧЕТ НАСОСНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ Схема водоотливной установки приведена на рис.1. рис. 1. Схема трубопроводов к расчету насосной установкигде, I - всасывающий участок трубопровода; II - участок трубопровода с арматурой в насосной камере; III - участок трубопровода в наклонном ходке, стволе шахты и на поверхности; 1 - клапан приемный; 2 - сетка; 3 - колено сварное составное; 4 - переходник; 5 - задвижка; 6 - обратный клапан; 7 - тройник; l1 – l3 - длины участков трубопроводов. Минимальная подача: QMIN = 24QHПР/20= =192, м3/ч QHПР – нормальный приток в водосборник системы главного водоотлива, м3/ч;Ориентировочный напор насоса: H' = HШ/η= м

Выбор труб и водоотливной арматуры

Внутренний диаметр труб

Определение характеристики сети

Нахождение рабочей точки насосной установки

Годовой расход электроэнергии на водоотлив

Расчет проходческой вентиляторной установки

Список литературы:

З = (7,8/t)[(AS2L2)]1/3 = (7,8/30)[(3,4*7,523002)]1/3 = 144,63 м3/мин = 2,41 м3/сек

Таким образом, для расчета принимаем максимальное количество воздуха.

Диаметр вентиляционных труб выбирается из расчета, чтобы скорость воз­духа по трубопроводу не превышала υ = 20 м/с

dТР = (4QЗ/πυ)1/2 = (4*3/π * 20)1/2 = 0,43713 м берем 0,6 т.к в ходе решения пришлось увеличить диаметр трубопровода из-за высокого показателя депрессии.

Проверка на допустимую скорость движения вентиляционной струи по выработке:

υВОЗД = QЗ/S > 0,4 м/с

Расстояние от конца трубопровода до забоя должно быть не более

0,4< 4√S, м

Для проветривания необходимо применять брезентовые трубы с длиной звена

lT = 10

Коэффициент аэродинамического сопротивления

а = 0,0046 H c24

Определяется аэродинамическое сопротивление трубопровода по заданно­му типу труб, их диаметру, длине звеньев, качеству и сборке и полной расчет­ной длине тру-бопровода Lm = L – l, м.

Lm = 300 – 10 = 290 м.

Rm = 6,45aLm/dТР5= (6,45*0,0046*290)/0,65 = 110,65 H c/м8

Вычисляются коэффициенты потерь (Р) и доставки воздуха (δ)

Р = [1/3kbdТР(Lm/lT)√R + 1]2 = [1/3*0,002*0,6*(290/10)√110,65 + 1]2

Р = 1,26

δ = 1/Р = 1/ 1,26 = 0,79

где kb = 0,002 – коэффициент качества сборки трубопровода.

Определяется подача вентиляторной установки на полную длину трубо­провода по уравнению

QВ = PQЗ, м3/с = 1,26*3 = 3,78 м3

Рассчитывается максимальная депрессия (Па) для полной расчетной длины тру-бопровода по выражению, если выработка небольшой длины

hMAX = RmQВ2 = 110,65 * 3,782 = 1581,01 Па





Рисунок №2. Графическая характеристика работы

вентилятора ВМ-5М на сеть.

Вывод: необходимая производительность вентилятора ВМ-5М достигается при угле установки лопаток -0’ (град), при этом КПД составляет hв = 0,7 фактическая депрессия 1600 Па.

Потребное количество вентиляторов для проветривания всей выработки рассчи-тывается по уравнению

nВ = hMAX/hВ1=1581,01/1600

n=0,98

Принимаем n = 1 вентилятор типа ВМ-5М.

Расчет пневматической установки горноразведочных работ


Вычерчивается схема сети с указанием числа и типа потребителей сжатого возду-ха во всех пунктах и длины отдельных участков, рис.6 .

Определяют период наибольшей нагрузки пневмосети и расход воздуха на всех ее участках.

Исходные данные:

Длина трубопроводов: АВ = 0,80 км; ВС=1,30 км;СЕ = 0,95 км;CD = 1,1; ВF = 1,00 км; FК = 1,85 км; FJ = 1,75 км.

В пункте К работают 2 пневмоударника типа НКР-100; в пункте J - 5 телеско-пных перфоратора типа ПТ-36; в пункте Е - 4 перфоратора типа ПР-24; в пункте D - 5 погрузочных машин типа ППН-1С.



Рис.6. Схема пневмосети и приемников пневматической энергии

Ф – приемный фильтр; КС – компрессорная станция; МВ – масловодоотделитель; В – воздухосборник; K, J, E, В – пункты потребления пневматической энергии; B, F, С – узлы сети; А – пункт подключения компрессорной станции.
Коэффициент одновременности k0 = 0,85 т.к кол-во потребителей составляет 16 единиц.

Коэффициент утечек kУ = 1,15

Коэффициент увеличения расхода воздуха в следствие износа потребителей:

kп = 1,15

Характеристики потребляемой пневмоэнергии:

  • погрузочная машина ППН-1С (Рn = 0,6 МПа, q = 11 м3/мин);

  • телескопный перфоратор ПТ-36 (Рn = 0,6 МПа, q = 4,5 м3/мин);

  • ручной перфоратор ПР-24 (Рn =0,6 МПа, q = 3,5 м3/мин);

  • погружной пневмоударник НКР-100 (Рn =0,6 МПа, q = 4,3 м3/мин).

Абсолютное давление воздуха на удаленном участке, МПа Рср = 0,6

k = 6

  1. Определяем объемные расходы на концевых участках трубопровода по формуле, м3/мин:

    1. QK = ky*qНКР*nK*k0*kп = 1,15 * 4,3 * 2 * 0,85 * 1,15 = 9,66

    2. QD = ky*qППН*nD*k0*kп = 1,15 * 11 *5 * 0,85 * 1,15 = 61,83

    3. QJ = ky*qПТ*nJ*k0*kп = 1,15 * 4,5 * 5 * 0,85 * 1,15 = 25,29

    4. QE = ky*qПР*nE*k0*kп = 1,15 * 3,5 * 4 * 0,85 * 1,15 = 15,74

  2. Определяем объемный расход воздуха по участкам, м3/мин:

    1. QCD = QD + =61,83 + = 63,81

    2. QCE = QE + = 15,74 + = 17,45

    3. QFK = QK + = 9,66 + = 12,99

    4. QFJ = QJ + = 25,29+ = 28,44



  3. Определяем диаметр трубопровода на участке CD, мм

Средняя температура сжатого воздуха, К Т0 = 288 Т = Т0 = 288 К

    1. d CD = 1,1 * = 1,1 * = 192,511 мм


Принимаем по ГОСТ d CD = 0,194 м



  1. Определяем массовый расход воздуха по участкам, кг/мин

Атмосферное давление, кг/см2 Р0 = 101500

Аэродинамическое сопротивление трубопровода, кг*см24 R = 287

    1. GCD = 78,36

    2. GCE = 21,42

    3. GFK = 15,95

    4. GFJ = 34,92

  1. Коэффициент сопротивления трубопровода.

    1. λCD =

  2. Расчетная длина участка, м

    1. lp.CD = 1,1 * l CD * 1000 = 1,1 * 1,1 * 1000 = 1210 м

  3. Абсолютное давление в точке С, Па

    1. PD = P CP * 106 = 6 * 105

    2. PC = =

  4. Потери давления на участке CD, МПа

    1. ∆PCD = = 0,19 МПа

Диаметр трубы на участке CE принимаем равным диаметру на участке CD

d CE = d CD = 0,194 м

  1. Давление в точке Е, Па

    1. λCE = =

    2. lp.CE = 1,1 * l CE * 1000 = 1,1 * 0,95 * 1000 = 1045 м

    3. PE =

  2. Общий расход воздуха через узловой пункт С, м3/мин

10.1 ∆QCD = Q CD – Q D = 63,81 - 61,83 = 1,98

10.2 ∆QCE = Q CE – Q E = 17,45 - 15,74 = 1,68

10.3 QC = QE +Q D + 15,74+61,83+ = 79,4

  1. Общий расход воздуха через участок BC, м3/мин

11.2 QBC = QC + = 79,4 + = 80,24

12. Диаметр трубопровода на участке BC, м

    1. ∆PBC = PC =

    2. dBC=1,1 * = 1,1 * = 0,18806 м


Принимаем по ГОСТ dBC = 0,194 м

13. Давление в точке B, Па

13.1 λ BC = = 0,03434

13.2 GBC = 98,53

13.3 lp.BC = 1,1 * l BC * 1000 = 1,1 * 1,3 * 1000 = 1430 м

13.4 PB =

  1. Потеря давления на участке BJ, МПа

14.1 PJ = 0,6 * 10 6

    1. ∆PBJ = = 0,444 МПа

  1. Удельная потеря давления на этих участках, МПа/км


15.1 l BJ = l BF + l FJ = 1+ 1,75 = 2,75 км

15.2 δ = 0,16145 МПа/км

16. Потеря давления на участке BF, МПа

16.1 ∆PBF = δ * l BF = 0,16145 *1 = 0,16145 МПа

17. Давление в точке F, МПа

17.1 P F = 0,16145 = 0,8826 МПа

18. Объемный расход воздуха на участке BF, м3/мин

18.1 ∆QFK = Q FK – Q K = 12,99- 9,66 = 3,33

18.2 ∆QFJ = Q FJ – Q J = 28,44 – 25,29 = 3,15

18.3 QBF = QK +Q J + 9,66+25,29+ = 38,19

19. Диаметр труб на участке BF, мм

19.1 РСР = 1022025,44

19.2 dBF = 59,48 мм

Принимаем по ГОСТ dBF= 0,06 м

20. Диаметр труб на участке FJ, мм

20.1 РСР = 1000000,7413

20.2 ∆PFJ = δ * l FJ = 0,16145 *1,75 = 0,2825 МПа

20.3 dFJ = 52,68 мм

Принимаем по ГОСТ dFJ= 0,054 м


  1. На участке KF принимаем диаметр трубы того же размера, что для участка d KF = d FJ = 0,054 м



  1. Диаметр трубопровода на участке АB

ТСР = 293

∆QAB = 3,79503

QAB = QBF + QCD+ 38,19+63,81+
103,897

d AB = 1,1 * =1,1* = 0,1919 м

Принимаем по ГОСТ dAB= 0,194 м

  1. Давление в точке A, Па

23.1 λ AB = = 0,03434

23.2 GAB = 125,4

23.3 lp.AB = 1,1 * l AB * 1000 = 1,1 * 0,8 * 1000 = 880 м

23.4 PA =


  1. Удельная энергоемкость сжатия, кДж/м3

n = 1,28 – 1,32 – показатель политропы сжатия, зависит от интенсивности отвода тепла в процессе сжатия.

n = 1,32

l ПОЛ = *( ( – 1) = *( ( – 1) = 309660

  1. Мощность на валу компрессора, кВт

NB = 744,74 кВт

Где ηПОЛ = 0,8 – к.п.д. политропный; ηМ = 0,9 – механический к.п.д



  1. Мощность, потребляемая из сети, кВт

где ηП = 1,0 – к.п.д.; ηД = 0,92 – к.п.д. двигателя.

NC = кВт

Резерв компрессоров принимают из расчета на один – два работающих один резервный; на три – пять работающих – два резервных; на 6 – 12 работающих – три резервных.

Таким образом, принимаем 3 компрессора марки компрессор ВП-100/8, мощностью 530 кВт один из которых резервный.

Удельный расход электроэнергии на выработку 1 м3 воздуха, кВт*ч/м3

e = = 0,129 кВт*ч/м3

  1. Годовой расход электроэнергии приводами компрессорной станции, кВт*ч/год

E =


4,48*106 кВт*ч/год

где b – 305 число рабочих дней в году; t – время работы компрессорной станции в сутки, ч; k
3 – 0,8 – средний коэффициент загрузки компрессорной станции;

NXX = 84 кВт – мощность холостого хода компрессора; kОХ = 0,02-0,05 – коэффициент, учитывающий расход энергии на подачу охлаждающей воды; kВСП = 0,03 – коэффициент, учитывающий расход энергии на вспомогательные нужды; NB – мощность на валу двигателя, кВт.

Список литературы:





  1. Гришко А.П., Шелоганов В.И. Стационарные машины и установки. – М.: МГГУ, 2004. – 328 с.

  2. Алексеев В.В. Стационарные машины. М., Недра, 1989. 484с.

  3. Алексеев В.В., Брюховецкий О.С. Горная механика. М., Недра, 1995, 413с.

  4. Алексеев В.В., Шевырев Ю.В., Акимов В.Д. Основы автоматики и авто­матизация горных и геологоразведочных работ. М, Недра, 1998, 454 с.

  5. Борохович А.И., Гусев В.В. Стационарные машины и установки на от­крытых горных разработках. М., Недра, 1969.

  6. Гланц А.А., Алексеев В.В. Справочник механика геологоразведочных работ. М., Недра, 1987.

  7. Гейер В.Г., Тимошенко Г.М. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки. М., Недра, 1987.

ПК-210504.22.130.07.