Шахтные насосы

Шахтные насосы: центробежные, вихревые и поршневые — назначение

Название «шахтные насосы» получил ряд насосов, предназначенных для работы в шахтах, главным образом, угольных. В эту группу входят центробежные, вихревые и поршневые насосы.

Одно из основных требований к насосам, работающим непосредственно в шахтах — высокая степень взрывозащищённости. Обеспечение этого требования и особенностей работы в специфических условиях шахты достигается посредством использования для рассматриваемой группы насосов специальных конструктивных решений.

Одним из таких решений является привод от воздушной турбины (насосы Н 2 и ТН 20-40).

Примером другого специального конструктивного решения является проходческий насос ППН 50-12М. Он подвешивается в стволе шахты и опускается по мере прохождения ствола, откачивая воду с разных уровней.

Всё насосное оборудование, применяемое в шахтах (насосы, электродвигатели и др.), изготавливается во взрывозащищённом исполнении.

Наиболее популярные насосы:
вертикальный моноблочный центробежный электронасос типа НЗП с открытым рабочим колесом, встроенным электродвигателем и торцовым уплотнением с масляной камерой.
горизонтальный электронасосный агрегат с центробежным секционным многоступенчатым насосом ЦНСА 300-650…1040. горизонтальный электронасосный агрегат с вихревым одноступенчатым насосом УНДО 4-125 (установка). Насос имеет двухопорную конструкцию. К всасывающему патрубку насоса крепится центробежный фильтр.
забойный переносной моноблочный турбонасос Н 2 — центробежный одноступенчатый. Привод насоса осуществляется от встроенной воздушной турбины, что обеспечивает турбонасосу высокую степень взрывозащищённости.

Информационные материалы.

1. Паспорта насосного оборудования конкретных изготовителей.
2. Каталоги заводов-изготовителей.

Насосы для откачки воды из угольных шахт

Главное предназначение насосного оборудования в шахтах — откачка подземных вод при разработке угольных пластов. Откачивающие воду насосы устанавливаются на всех угольных шахтах, вне зависимости от глубины угольных разработок.

Корпус этих насосов должен быть изготовлен из материалов, обладающих повышенной прочностью, таких как нержавеющая сталь или чугун специальных марок. Широкий ассортимент насосного оборудования для нефтедобывающей и горнорудной промышленностей представлен на сайте завода “ТулаГидроМаш” http://tgmash.ru/.

Виды шахтных насосов

Благодаря материалам, из которых изготовлены корпуса, шахтные насосы имеют большой период службы и обладают повышенной взрывозащищенностью. По своему конструктивному исполнению шахтные насосы делятся на такие виды:

• поршневые;
• вихревые;
• центробежные устройства.

Вихревые насосы являются самой оптимальной конструкцией для перекачивания таких жидкостей как:

• токсичные;
• легко воспламеняющиеся;
• горючие.

Поэтому кроме применения в шахтах, они с успехом используются в химической, а также в нефтеперерабатывающей промышленности.

При одинаковых размерах с центробежными насосными устройствами, вихревые устройства способны создавать давление в десятки раз превышающее давление, которое способно создать центробежное устройство.

Однако вихревые устройство имеет один существенный недостаток — их коэффициент полезного действия очень низок. Поэтому они, далеко не самый оптимальный вариант из типов насосных устройств.

Поршневые шахтные устройства отличаются высоким уровнем КПД и способностью создавать высокое давление, даже если подача жидкости небольшая. Их недостатком являются большие размеры конструкций, а также огромный вес.

Поэтому их применение в небольших шахтных разработках или карьерах, не всегда целесообразно. Тем более, что откачивание жидкости производится неравномерно, виной этого явления является пульсация создаваемая всасыванием и подачей жидкости.

Скважинные насосы

При бурении шахтных колодцев часто используются данный вид насосного оборудования. Их предназначение состоит в откачивании воды с разных глубин. Эти насосы успешно используют и бытовых целях. В этом случае нужно учитывать:

• диаметр скважины;
• размеры насоса;
• количество потребителей;
• запас воды.

Советы в статье «Виды и характеристики керамической черепицы.» здесь.

Количество потребителей необходимо учитывать для распределения мощности насосного оборудования. При неправильном расчете мощности насос может выйти из строя. Установление шахтного насоса для одного потребителя с небольшим объемом потребления воды попросту не имеет смысла.

Шахтные насосы. Теория, расчет и эксплуатация.
Справочное пособие (Попов В.М.)

Оглавление

1. Общие сведения о шахтных насосах
2. Шахтные воды
3. Основы теории и эксплуатационные расчеты шахтных центробежных насосов
4. Элементы конструкции шахтных центробежных насосов и их расчет
5. Характеристики шахтных насосов, работа в системе и регулирование подачи
6. Шахтные насосы
7. Электропривод шахтных насосов и системы управления
8. Эксплуатация и испытания шахтных насосов

Предисловие

Развитие конструкций шахтных насосов происходит в направлениях: увеличения единичной мощности шахтных насосных агрегатов, особенно применяемых при вскрытии глубоких горизонтов; повышения экономичности, надежности и долговечности при сохранении требуемой номенклатуры для горной промышленности. К шахтным насосным агрегатам и прежде всего работающим в условиях отработки месторождений, опасных по выбросу газа и угольной пыли, предъявляются повышенные требования в отношении безопасной эксплуатации и защиты окружающей среды от загрязнения откачиваемыми шахтными водами. Эти требования учитываются в конструкциях современных новых и модернизированных насосов.

За последние 10 лет в конструкции шахтных насосов внесены значительные изменения за счет совершенствования традиционных конструктивных схем, применения более качественных материалов, использования ЭВМ для расчета и выбора оптимальных вариантов гидравлических схем, улучшения отдельных деталей, разработки новых методов гидравлических и механических расчетов. Параметры основных групп шахтных насосов определены действующими ГОСТами и техническими условиями, определяющими технические требования на изготовление и поставку наиболее важных шахтных насосов для главных водоотливных установок.

Кроме насосов главных водоотливных установок в шахтах применяется много насосов для осушения месторождений, для участкового, вспомогательного и проходческого водоотливов. Создание современных и перспективных конструкций шахтных насосных агрегатов требует проведения больших комплексных научных и экспериментальных исследовательских работ, как на заводе-изготовителе, так и в различных горно-технических условиях шахт и рудников.

Поэтому в книге значительное внимание уделено изучению переходных процессов в системе насос — шахтный трубопровод. Для изготовления и испытания в полупромышленных и подземных условиях шахтного насосного оборудования, особенно предназначенного для применения при отработке глубоких горизонтов шахт, рудников и месторождений полезных ископаемых в сложных гидро-геологических условиях, разрабатываются экспериментальные способы и оборудуются мощные опытные установки. Цель предлагаемой книги — ознакомить горняков с современными конструкциями шахтных насосов, используемых в различных горнотехнических условиях шахт и рудников, и дальнейшим их развитием в направлении безопасной эксплуатации при отработке месторождений.

В данном справочном пособии рассмотрены шахтные насосы главного водоотлива сложной конструкции — мощные насосные агрегаты, требующие большого эксплуатационного опыта при их обслуживании. По насосам участкового и вспомогательного водоотлива дано краткое описание наиболее распространенных типов шахтных насосов, применяемых в горном деле. Для правильной оценки эксплуатационных возможностей шахтных насосов и их технико-экономических характеристик показаны условия эксплуатации при откачке пресных, кислотных, щелочных и радиоактивных вод.

На основе своего опыта эксплуатации и исследования режимов насосов в различных горно-рудных бассейнах, а также опыта работы по проблеме водоотлива кафедры «Горные машины и горная электромеханика» Московского Государственного Открытого Университета (бывш. ВЗПИ), автор выполнил расчеты и представил некоторые технико-экономические показатели работы наиболее ответственных шахтных высоконапорных насосов, получающих все большее распространение в связи с переходом на глубокие горизонты.

Автор выражает признательность сотрудникам кафедры «Горные машины и горная электромеханика» А. П. Батаногову и Д. Е. Санину, а также П. И. Салтанову (СУБР) за помощь и ценные советы при, работе над разделом «Двухдвигательный электропривод для главных водоотливных установок», а также работникам бокситовых рудников и Яковлевского рудника КМА за большую помощь при проведении испытаний шахтных насосов в различных горно-технических условиях рудников и финансовую помощь в издании книги.

Indar UGP

Погружные насосы для водоотлива

Описание насоса

При добыче полезных ископаемых открытым и закрытым способами безопасность и надёжность являются приоритетами, гарантирующими безаварийную работу. Когда речь идёт о безопасном отведении шахтных вод из производственных зон, владельцы шахт и рудников во всем мире делают выбор в пользу погружных скважинных насосов. Для использования в качестве аварийно-спасательного насоса, который в случае возникновения чрезвычайной ситуации должен быстро и надёжно обеспечить отвод воды, наилучшим решением с точки зрения безопасности для человека и окружающей среды являются погружные скважинные насосы INDAR.
По сравнению с традиционно применяемыми на водоотливе электронасосными агрегатами сухого типа погружные скважинные насосы INDAR отличаются рядом преимуществ:
— исключается выход электродвигателя агрегата из строя при затоплении водоотливной установки в случае резкого увеличения притока подземных вод;
— отсутствует негативный фактор кавитационного изнашивания рабочих колес при понижении уровня откачиваемых вод, так как агрегаты работают с гарантированным подпором;
— взрыв и искрение при работе агрегата исключаются заполнением полости статора двигателя негорючей рабочей жидкостью;
— агрегаты сохраняют работоспособность при значительных колебаниях уровня вод над агрегатом, что позволяет устанавливать электронасосы в полностью затопленные стволы.

Варианты напряжения питания электродвигателей:
380 В
3 000 В
6 000 В
10 000 В
13 800 В

Тип установки насосов:
Вертикальная в скважине
Вертикальная с рубашкой охлаждения в стволе шахты
Горизонтальная
Горизонтальная в трубе (бустерная установка)
Наклонная
На понтоне
Параллельная установка/Установка тандемом

Материальное исполнение насосов:
Чугун
Нержавеющая сталь 304
Нержавеющая сталь 316
Нержавеющая сталь 904L
Дуплексная сталь
Супердуплексная сталь

Применения насоса

Погружные скважинные насосы применяют для откачки технической воды из шахт.

А ЦНС

АЦНС (Насосы центробежные горизонтальные секционные шахтные, нефтяные, для водоснабжения)

Агрегаты электронасосные типа «ЦНС», «ЦНСГ», «ЦНСМ» — центробежные, горизонтальные, секционные.

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ

Насосы ЦНС, АЦНС — для перекачивания воды, имеющей водородный показатель pH 7-8,5 и других жидкостей, сходных с водой по плотности, вязкости и химической активности, содержащих твердые включения размером до 0,1мм, микротвердостью не более 1,47 ГПа (14,7 кгс/см2), объемная концентрация которых не превышает 0,1%, температурой не более + 45°С.

Насосы ЦНСГ, АЦНСГ — то же, с температурой не более + 105°С. Насосы для систем водоснабжения.

Насосы ЦНСМ, АЦНСМ — для работы в масляной системе турбогенераторов для подачи масла в уплотняющие подшипники, рабочая жидкость — масло турбинное Т22 ГОСТ 32-74, температурой от + 2 до + 60°С.

Насосы ЦНСК 60-66. 330 предназначены для перекачивания нейтральных и кислотных вод с водородным показателем pH=3,5-8,5 с массовой долей механических примесей не более 0,2% и размером твердых частиц не более 0,2 мм. Температура перекачиваемой жидкости от 1 ° до 80 °C.

Нефтяные насосы ЦНСН 13-70. 350, ЦНСН 38-44. 220, ЦНСН 60-66. 330 предназначены для перекачивания обводненной газонасыщенной и товарной нефти с температурой от 274 К (1°C) до 318 К(45°C) в системах сбора и транспорта нефти внутри промысла. Максимально допустимая температура перекачиваемой нефти не более 60 °C при условии принудительного охлаждения подшипников. Перекачиваемая насосами ЦНСН жидкость должна соответствовать следующим физико-химическим характеристикам:

Физико-химическая характеристика Значение Плотность 700-1050 кг/м3 Кинематическая вязкость 1,5-10-4 м2/сек PH 7-8,5 Давление насыщенных паров не более 665 Гпа Содержание: — газа (объемное) не более 3% — парафина не более 20% — сероводорода отсутствует — механических примесей с размером твердых частиц до 0,2 мм с микротвердостью 1,47 ГПа не более 0,2% — обводненность до 90%

Насосы ЦНС 60-50. 250 предназначены для перекачивания воды с водородным показателем pH 7-8,5 с массовой долей механических примесей не более 0,5% и размером твердых частиц не более 0,2 мм, плотоностью не более 1500 кг/м3 и температурой от 1 до 45 °C.

Насосы ЦНСН 60-50. 250 предназначены для перекачивания обводненной газонасыщенной и товарной нефти с температурой от 275 К (1°C) до 318 К (45 °С) в системах внутрипромыслового сбора и транспорта нефти.Насосы ЦНСНт 105-98. 441, ЦНСНт 180-85. 383, ЦНСНт 300-120. 540 предназначены для перекачивания обводненной газонасыщенной и товарной нефти с температурой от 275 К (1°C) до 318 К (45 °С) в системах сбора и транспорта нефти внутри промысла. Допускается перекачивание нефти с температурой до 333 К (63 °C) при условии применения принудительного охлаждения подшипников.Насосы ЦНС 180-500. 900, ЦНСГ 180-500. 900, ЦНС 180-500. 900-1, ЦНС 300-650. 1040 предназначены для перекачивания нейтральных вод с водородным показателем pH = 7-8,5, температурой от 1 до 45 °C с содержанием механических примесей не более 0,2% по массе, размером твердых частиц не более 0,2 мм микротвердостью не более 1,47 ГПа в системах главного водоотлива угольных шахт.Насосы ЦНСГ 180-500. 900 предназначены для перекачивания нейтральных вод с водородным показателем pH = 7-8,5, температурой от 1 до 45 °C с содержанием механических примесей не более 0,2% по массе, размером твердых частиц не более 0,2 мм микротвердостью не более 1,47 ГПа в системах главного водоотлива угольных шахт. Насосы ЦНСГ 180-500. 900 комплектуются защитным кожухом.Для насосов ЦНСГ 180-500. 900 давление на входе должно быть не менее 0,1 МПа (1 кгс/см2) при температуре воды 105 °C.
Для насосов ЦНС, ЦНСГ давление на входе должно быть не более 0,3 МПа (3 кгс/см2).Насосы ЦНС 300-120. 600. применяются в горнодобывающем комплексе для водоотлива приточных вод шахт и рудников.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Пример: ЦНС60-99-УХЛ4

Ц. Центробежный Н. Насос С. Секционный 60 Подача, м3/ч 99 Напор, м УХЛ Климатическое исполнение (районы с умеренным и хо­лодным климатом) 4 Категория размещения при эксплуатации

КОНСТРУКЦИЯ
Горизонтальный секционный насос. Насос состоит из корпуса и ротора. К корпусу насоса относятся всасывающая и нагнетательная крышки, корпуса направляющих аппаратов, направляющие аппараты и кронштейны. Корпуса направляющих аппаратов и крышки стягиваются стяжными шпильками.

Уплотнение вала — сальниковое одинарное

Направление вращения ротора — правое (по часовой стрелке), если смотреть со стороны двигателя.

МОНТАЖ
Секционные горизонтальные насосы поставляются комплектно смонтированными на фундаментной раме с электродвигателем, муфтой и защитным щитком.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Допустимые перекачиваемые среды:
вода с температурой max + 45°С
вода с температурой max + 105°С
масло турбинное Т22 ГОСТ 32-74, температурой от + 2 до + 60°С

Материалы ЦНС, АЦНС
Электроподключение
Напряжение — 380 В
Частота тока — 50 Гц
Род тока — переменный.

ПАРАМЕТРЫ ЦНС (ЦНСГ, ЦНСМ) 60-66, 60-99, 60-132, 60-165, 60-198, 60-231, 38-44, 38-66, 38-88, 38-110, 38-132, 38-154, 38-176, 38-198, 38-220

*параметры насосов даны при работе на воде.

Графические характеристики ЦНС (ЦНСГ, ЦНСМ) 60-66, 60-99, 60-132, 60-165, 60-198, 60-231, 38-44, 38-66, 38-88, 38-110, 38-132, 38-154, 38-176, 38-198, 38-220, для агрегатов, испытанных на воде.

Габаритный чертеж насосных агрегатов

Габаритные и присоединительные размеры