Шахтные водоотличные установки. Методические указания по изучению конструкций центробежных насосов горных предприятий для студентов специальности
 Скачать 0.89 Mb.
|
|
2.3. Консольные насосы для перекачивания гидросмесей В угольной промышленности при откачивании неосветлен- ных шахтных вод, очистке водосборников от заиливания, в зумп- фовом и участковом водоотливе широко применяются шламовые насосы. По конструкции, назначению и характеристике перекачи- ваемой среды шламовые насосы делятся на собственно шламовые и магнетитошламовые, или суспензионные. К группе суспензи- онных относятся насосы 5МШ-1, 8МШ-8, 8С-8 и 10С-8. Эти на- сосы предназначены для перекачивания воды с большим содер- жанием взвешенных частиц, обладающих существенными абра- зивными свойствами. Насосы могут перекачивать суспензии с плотностью до 2200 кг/м 3 , с температурой до 60 ÁС, с максималь- ным размером твердых частиц до 20 мм. Шламовые насосы ШН2-200, ШН-150-1, ВШН-150 имеют открытое, а насосы 6Ш-8 и 8Ш-8 – закрытое рабочее колесо, по- 27 вышенную до 1450 об/мин частоту вращения и предназначены для перекачивания менее тяжелых и абразивосодержащих шла- мовых вод. В соответствии с техническими условиями насосы ШН2-200-1 и ШН-150-1 предназначены для перекачивания шла- мовых вод с температурой не более 40 ÁС и содержанием твердых частиц в шламе до 50 % при максимальном диаметре этих частиц 20 мм. Характерным признаком этих насосов является то, что они относятся к типу консольных, имеют защитные оболочки из ма- териалов, стойких к абразивному воздействию. 8 7 6 5 4 26 25 24 23 16 9 12 13 15 14 3 2 1 27 21 22 20 19 18 11 10 17 Рис. 2.3. Консольный шламовый насос ШН2-200: 1 – 2-лопаточное открытое рабочее колесо; 2 – крепеж переднего бронедиска; 3 и 23 – передний и задний бронедиски; 4 и 24 – верхняя и нижняя пробки корпуса; 5 и 26 – задняя и пе- редняя крышки корпуса; 6 – подвод для воды; 7 – передний фла- нец подшипниковой опоры; 8 – манжетное уплотнение подшип- ников; 9 – передние радиальные подшипники; 10 и 19 – верхняя и нижняя пробки подшипниковой опоры; 11 – вал; 12 – задние ра- диально-упорные подшипники; 13 – стопорная гайка подшипни- ка; 14 – упругая соединительная муфта; 15 – задний фланец под- шипниковой опоры; 16 – корпус подшипниковой опоры; 17 – рама; 18 – отверстие контроля уровня масла; 20 – крышка 28 поджимная; 21 – уплотнительные кольца; 22 – манжетное уплот- нение рабочего колеса; 25 – спиральный корпус насоса; 27 – сто- порная гайка рабочего колеса Насосы для перекачивания шламовых вод и гидросмесей из- готавливаются с производительностью от 200 до 600 м 3 /ч и с на- пором от 30 до 70 м. К этому классу относятся также и другие технологические насосы типа ГР, ГрТ, ГрУ, ЗГМ-2М и др. Грунтовые насосы типа ГР применяются в земснарядах при гидромеханизации и гидро- транспорте больших объемов по перемещению грунта, а насосы ЗГМ-2М находят широкое применение на участках гидромехани- зации при ведении вскрышных работ на угольных разрезах. Более подробные технические характеристики этих насосов можно по- лучить в книгах [4; 5], а также в учебном пособии [7], где кроме типажа этих насосов имеются габаритные и присоединительные размеры. Конструкция насоса ШН2-200 приведена на рис. 2.3. К этому классу насосов относятся углесосы типа У, предна- значенные для перекачивания угольной пульпы (гидросмеси) при отношении твердых материалов крупностью до 100 мм к жидко- сти по массе не более 1:5. Углесосы типа У имеют большую про- изводительность в пределах 350–1400 м 3 /ч и напор 80–180 м. Это одноколесные насосы, имеющие средний по величине напор, что определяет их область применения (рис. 2.4). Этот тип насосов широко применяется на горных предприятиях в технологических схемах, таких как гидротранспорт и водоотливные установки шахт и угольных разрезов. Углесос 14У7 представляет собой центробежный односту- пенчатый насос консольного типа с горизонтальным разъемом корпуса и станины. Технические характеристики углесосов типа У, их габаритные и присоединительные размеры также приводят- ся в учебном пособии [6]. Вместо обычных сальниковых уплотнений в углесосе при- менено эластичное торцевое уплотнение. Смазка подшипников насоса осуществляется маслом индустриальным И-45А или И-ЗОА. 29 Рис. 2.4. Конструкция углесоса 14У-7: 1 – всасывающий патрубок; 2, 7 и 9 – заглушки патрубка, протектора и корпуса; 3, 8 и 36 – клапаны продувки; 4 – защитная втулка; 5 – уплотни- тельная втулка; 6 – корпус; 10 – фланец внутренний; 11 и 12 – бронедиски; 13 – дистанционная втулка; 14 – торцевое уплотнение; 15 и 19 – радиальные подшипники; 16 – вал; 17 – рымбол; 18 и 31 – стакан; 20 – радиально-упорные подшип- ники; 21 – фланец подшипниковой опоры; 22 – лабиринтное уп- лотнение; 23 – стопорная гайка; 24 – полумуфта; 25 – шпонка; 26 – упорная втулка; 27 – кольцевое уплотнение; 28 – станина; 29 – смотровое стекло; 30 – сливная пробка; 32 – гильза; 33 – фланец ограждения; 34 – протектор; 35 – колесо 2.4. Спиральные одноступенчатые насосы Насосы типа Д с горизонтальным расположением вала, с го- ризонтальным разъемом корпуса, одноступенчатые, с двусторон- ним подводом жидкости к рабочему колесу (рис. 2.5) применяют- 30 ся в горной промышленности на вспомогательных перекачных насосных установках, а также для других технических целей. Рис. 2.5. Насос Д200-95: 1 и 11 – радиальные подшипники; 2 – вал; 3 – сальниковое уплотнение; 4 – переводная трубка; 5 – пробка; 6 – уплотняющие кольца; 8 и 14 – направляющие и защитные втулки; 7 – крышка корпуса; 9 – фланец сальника; 10 – защитная втулка; 12 – упругая муфта; 13 – корпус; 15 – ра- бочее колесо двустороннего входа; 16 – отвод дренажа Горизонтальный разъем между нижней частью корпуса и крышкой уплотняется мягкой прокладкой. Ротор насоса гидрав- лически уравновешен. Концевые сальниковые уплотнения вала выполнены с гид- розатвором с подводом воды из напорной полости насоса. Под- водящий и напорный патрубки расположены ниже плоскости разъема перпендикулярно оси вала под углом 180Á друг к другу, что позволяет производить осмотр и ревизию ротора насоса без демонтажа трубопроводов. 31 Промышленность России производит серийно около 40 ти- поразмеров насосов типа Д с производительностью от 200 до 12500 м 3 /ч и с напором от 15 до 125 м. Большой диапазон производительности определяет широ- кую область их применения во всех отраслях народного хозяйст- ва. Подробные технические характеристики этих насосов приво- дятся в справочной литературе [4; 5; 6; 7]. Вращение насоса правое (по часовой стрелке со стороны электродвигателя). Соединение электродвигателя с насосом осу- ществляется через втулочно-пальцевую муфту. Конструкции ще- левых уплотнений внутри корпуса усовершенствованы. 2.5. Спиральные многоступенчатые насосы Спиральные насосы отличаются от секционных центробеж- ных насосов отсутствием направляющих аппаратов, замененных спиральными камерами в корпусе насоса, и симметричным рас- положением входных отверстий рабочих колес, позволяющим отказаться от гидравлических разгрузочных устройств. Технические характеристики насосов типа МД приведены в литературе [5; 6; 7], конструкция насоса показана на рис. 2.6. Число рабочих колес нечетное, из которых первое рабочее колесо имеет двустороннее всасывание. Спиральные насосы 5МД и 8МД горизонтальные, много- ступенчатые (трех- и пятиколесные) изготавливаются Сумским насосным заводом, получили большое распространение в водоот- ливных установках рудных шахт с отрицательной высотой вса- сывания. Другой разновидностью спиральных многоступенчатых на- сосов являются насосы типа ЦН. Насос ЦН400-210 (3В-200Â4) представляет собой спираль- ный насос с симметричным расположением четного числа рабо- чих колес, показанный на рис. 2.7. Чугунный корпус насоса имеет разъем в горизонтальной плоскости. В нижней части корпуса предусмотрены входной и напорный патрубки, направленные горизонтально в противопо- ложные стороны. Крепление крышки к нижней части осуществ- 32 ляется шпильками и по разъему укладывается паронитовая про- кладка толщиной 1 мм. Технические характеристики насосов типа ЦН приводятся в литературе [3; 4; 5]. Рис. 2.6. Спиральный насос типа МД:1 – глухая крышка; 2 – подшипник скольжения; 3 – вал; 4 и 10 – подвод воды на гид- розатвор сальника и подшипники; 5 – распределительный кран; 6 – обводная труба; 7 и 18 – верхняя и нижняя части корпуса на- соса; 8 – защитная втулка сальника; 9 и 25 – корпус передней и задней подшипниковой опоры; 11 – полумуфта; 12 – пробка для слива масла; 13 – фланец сальника; 14 и 24 – сальники передний и задний; 15 – уплотняющие кольца; 16 – всасывающий патрубок; 17 – рабочее колесо 1-й ступени; 19 и 23 – нижняя и верхняя пробки корпуса; 20 и 22 – рабочие колеса 3-й и 2-й ступени; 21 – разгрузочная втулка; 26 – радиально-упорный подшипник 33 Рис. 2.7. Насос ЦН400-210 (ЗВ-200Â4):1 и 18 – передняя и задняя подшипниковая опора; 2 – вал; 3 – фланец сальника; 4 и 5 – заглушка и канал подвода воды на гидрозатвор сальника; 6 – перепускной канал; 7 и 8 – рабочее колесо 1-й и 2-й ступени; 9 и 20 – верхняя и нижняя часть корпуса насоса; 10 и 19 – рабочее колесо 3-й и 4-й ступени; 11 и 24 – верхняя и нижняя пробки кор- пуса; 12 и 25 – напорный и всасывающий патрубки; 13 – кольце- вые уплотняющие втулки; 17 – полумуфта; 21 и 22 – уплотняю- щие вкладыши; 23 – уплотняющие кольца; 26 – заглушка опоры; 27 – защитная втулка сальника; 28 – пробка для слива масла Корпус насоса имеет разъем в горизонтальной плоскости. На вал ротора попарно посажены рабочие колеса с входными от- верстиями, расположенными в разные стороны, что уравновеши- вает осевые усилия. В местах сальниковых уплотнений для по- вышения их герметичности предусмотрены защитные резьбовые втулки. Насосы имеют четное число рабочих колес с односторон- ним подводом. Конструктивные особенности двухступенчатых насосов, предназначенных для перекачивания гидросмесей в технологиче- ских схемах, а также в водоотливных установках шахт и разрезов, рассматриваются на примере углесоса 12УВ-6, показанного на рис. 2.8. 34 Рис. 2.8. Общий вид углесоса 12УВ-6: 1 – глухой фланец; 2 и 14 – задняя и передняя подшипниковые опоры; 3 – термопара; 4 – вал; 5 и 26 – крышка и основание корпуса; 6 – подвод воды на сальниковые уплотнения; 7 – кольцевое уплотнение; 8, 11 и 25 – протекторы; 9 и 20 – рабочие колеса 2-й и 1-й ступени; 12 – втул- ка обтекатель; 13 – нажимной фланец; 15 – муфта;16 – дистанци- онная втулка; 17 – радиальный подшипник; 18 – водораспредели- тельная камера; 19 – корпус сальника; 21 – отвод 1-й ступени; 22 – перепускная труба; 23 – напорный патрубок; 24 – заглушка; 27 – защитная втулка; 28 – упорный подшипник; 29 – стопорная гайка В нижней части корпуса предусмотрены входной и напор- ный патрубки, направленные горизонтально в противоположные стороны. Крепление крышки корпуса к его основанию осуществ- ляется шпильками и по разъему укладывается паронитовая про- кладка толщиной 1 мм. Ступени насоса соединены переводными каналами и перепускной трубой. Всасывающий и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса и направлены в противоположные стороны гори- зонтально под углом 90Á к продольной оси углесоса. 35 Углесос состоит из корпуса с верхней крышкой с двумя сменными неразъемными протекторами для защиты корпуса от износа; переводного канала, соединяющего 1 и 2 ступени углесо- са; диафрагмы с втулкой ротора, включающего два рабочих коле- са с противоположно направленными для уравновешивания осе- вого сдвига входными отверстиями, и вала, установленного на переднем радиально-сферическом подшипнике и на двух задних подшипниках. Ротор в сборе вместе с подшипниковыми узлами может быть вынут из корпуса углесоса после снятия крышки углесоса и крышек стаканов подшипников. Уплотнение вала ротора углесоса выполнено комбиниро- ванным – состоящим из щелевого и сальниковых уплотнений. Сальник нагнетательной стороны разгружается от давления посредством вывода части жидкости по трубке к сальнику 1-й ступени. Стыковые поверхности корпуса и крышки выполнены глад- кими и уплотняются с помощью резинового шнура укладываемо- го в паз нижней части корпуса. Углесос с электродвигателем соединяется с помощью вту- лочнопальцевой муфты. Смазка подшипников консистентная в количестве 300 г в каждый стакан подшипника. Другие типы углесосов и их характеристики приводятся в справочной литературе [4; 5; 6; 7]. В настоящее время Ясногорский машиностроительный за- вод выпускает углесосы типа 14УВ6 с более высокими техниче- скими характеристиками с производительностью 900 м 3 /ч и на- пором 320 м. Углесосы типа 14УВ6 – высоконапорные, предназначены для перекачивания гидросмесей в технологических схемах гид- роподъема и гидротранспорта. Они также находят применение в водоотливных установках шахт и угольных карьеров [10; 11; 12; 16]. 2.6. Секционные насосы с вертикальным валом 36 Секционные насосы с вертикальными валами также нахо- дят широкое применение в горной промышленности. Этот тип насосов подразделяется на скважинные, бустерные, проходче- ские подвесные. Скважинные центробежные насосы в горной промыш- ленности применяются для осушения шахтных полей и карье- ров, для водоснабжения предприятий, для добычи рассолов. Скважинные насосы устанавливаются в специально про- буренных вертикальных скважинах, которые полностью или частично обсажены стальными трубами. В нижней части сква- жина оборудуется перфорированными трубами для поступле- ния воды из окружающих пород в полость скважины. Скважи- на выполняется с перебуром на 20–30 м для накопления в ниж- ней части механических примесей, которые поступают в нее с водой. В зависимости от расположения электродвигателя их под- разделяют на два типа: – с погружным электродвигателем, насосы типа ЭЦВ; – с двигателем расположенным над устьем скважины (с непогружным электродвигателем) с трансмиссионным валом, насосы типа ЦТВ. Насосы с погружными электродвигателями осуществляют подачу воды из скважины с температурой не выше 25 ÁС, минерализация допускается до 1500 мг/л (сухой осадок), с твердыми примесями не более 0,01 %, при рН = 6,5–9,7, со- держании хлоридов не более 350 мг/л и сульфидов не более 500 мг/л. Производительность насосов ЭЦВ находится в пределах от 10 до 500 м 3 /ч и напор от 25 до 650 м. Обозначение скважного насоса типа ЭЦВ6-7,2-75 расшиф- ровывается: Э – электрический; Ц – центробежный; В – водо- подъемный; 6 – диаметр скважины (мм), уменьшенный в 25 раз; 7,2 – подача, м 3 /ч; 75 – напор, м. Обозначение скважинного насоса типа ЦТВ8-63/80А рас- шифровывается: Ц – центробежный; Т – с трансмиссионным ва- лом; В – водоподъемный; 8 – диаметр обсадной трубы умень- шенный в 25 раз; 63 – подача, м 3 /ч; 80 – напор, м; А – для агрес- сивной воды. 37 Производительность насосов ЦТВ находится в пределах от 25 до 1000 м 3 /ч и напор от 25 до 160 м. Технические характеристики насосов типа ЭЦВ и ЦТВ при- ведены в справочной литературе [5; 6; 7]. Расположение насоса типа ЭЦВ в скважине показано на рис. 2.9. Рис. 2.9. Расположение оборудования установки с насосом типа ЭЦВ: 1 – насосная камера; 2 – опорная плита; 3 – щит управления агрегатом; 4 – обсадная труба; 5 – хомут; 6 – высоко- вольтный кабель; 7 – напорный трубопровод; 8 – насосный узел; 9 – электродвигатель В нижней части скважина оборудуется фильтром. В верхней части устье скважины оборудуется бетонным колодцем, в кото- ром размещается пусковая аппаратура, контрольно- измерительные приборы и запорная арматура. Верхний конец на- порного трубопровода жестко крепится к опорной плите, которая устанавливается на устье скважины [13; 14]. 38 Насосный узел с погружным электрическим двигателем показан на рис. 2.10. Рис. 2.10. Насос типа ЭЦВ: 1 – напорный фланец; 2 – дре- нажный канал; 3 и 8 – верхний и нижний радиальные подшипни- ки насоса; 4 – рабочее колесо; 5 – дистанционная втулка; 6 – сек- ция корпуса с направляющим аппаратом; 7 – фильтрующая ре- шетка; 8 и 17 – верхний и нижний радиальные подшипники дви- гателя; 9 – проставка; 10 – обмотки возбуждения; 11 и 14 – на- ружная и внутренняя оболочки статора; 12 – ротор; 13 – упорная втулка; 15 – нижний фланец; 16 – упорный подшипник; 18 – уп- лотнение; 19 – статорное железо; 20 – изолятор; 21 и 27 – валы двигателя и насоса; 22 – электрический разъем; 23 – всасываю- щая секция; 24 – обтекатель; 25 – втулка-обтекатель; 26 – высо- ковольтный кабель. 39 Насосы типа ЦТВ (с трансмиссионным валом) получили значительное распространение при оборудовании артезианских скважин глубиной 75–100 м. Расположение насоса ЦТВ в сква- жине показано на рис. 2.11. Рис. 2.11. Скважинный насосный агрегат типа ЦТВ: 1 – электродвигатель; 2 – опорная плита; 3 – уплотнение; 4 и 8 – жесткая соединительная муфта; 5 – трансмиссионный вал; 6 – муфта трубопровода; 7 – напорный трубопровод; 9 – секции насоса; 10 – обсадная перфорированная труба; 11 – водозаборное устройство насоса 40 Скважинные центробежные насосы ЦТВ с трансмиссион- ным валом и электродвигателем над скважиной предназначены для откачки шахтной воды с температурой до 20 ÁС. Насосный узел агрегата с трансмиссионным валом, показан на рис. 2.12, состоит из секций, соединенных шпильками. Внутри каждой секции находится вал с насаженными на нем рабочими колеса- ми. Вода поступает в нижний направляющий корпус через за- щитную сетку и всасывающий трубопровод. Секционная конст- рукция позволяет изменять число ступеней, что обеспечивает возможность поднимать воду на разную высоту. Насосы ЦТВ предназначены для подъема нейтральной воды с температурой не более +20 С и содержанием механических примесей не более 0,5 % по массе. Рис. 2.12. Насосный узел агрегата типа ЦТВ: 1 – напорный трубопровод; 2 – трансмиссионный вал; 3 – жесткая соедини- тельная муфта; 4 – направляющий подшипник; 5 – вал насоса; 41 6 – трубопровод чистой воды; 7 – секция корпуса; 8 – направ- ляющий аппарат; 9 – разделяющий обтекатель; 10 – рабочее ко- лесо; 11 – подвод; 12 – сетка с обратным клапаном В насосах ЭЦВ и ЦТВ устанавливаются закрытые рабочие колеса диагонального типа (с полуосевыми лопаточными отво- дами). Напорный трубопровод и трансмиссионный вал состоит из отдельных секций. Опорами внутри труб для трансмиссионного вала служат подшипники с резиновыми втулками, смачиваемые водой. |