ĐỒ ÁN THIẾT KẾ BƠM 6 CẤP CỦA MỎ THAN HÀ LẦM

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngày nay có nhiều trang thiết bị mới hiện đại được đưa vào làm nhiệm vụ khai thác mỏ và hỗ trợ cho việc khai thác. Hầu hết các mỏ hầm lò và mỏ lộ thiên của nước ta đều khai thác ở độ sâu dưới mặt nước biển. Vì vậy thoát nước cho mỏ là nhu cầu cần thiết và không thể thiếu trong quá trình khai thác.

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngày nay có nhiều trang thiết bị mới hiện

đại đợc đa vào làm nhiệm vụ khai thác mỏ và hỗ trợ cho việc khai thác Hầu hết các mỏhầm lò và mỏ lộ thiên của nớc ta đều khai thác ở độ sâu dới mặt nớc biển Vì vậy thoát n-

ớc cho mỏ là nhu cầu cần thiết và không thể thiếu trong quá trình khai thác

Đợc sự giới thiệu của Trờng Đại học Mỏ - Địa Chất, em đã có cơ hội tìm hiểu về công

ty cổ phần Than Hà Lầm - Vinacomin, đi sâu và tìm hiểu về hệ thống thoát nớc của mỏ

Với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy hớng dẫn là PGS.TS Nguyễn Đức Sớng, cùng các thầy

cô giáo trong bộ môn và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Nội dung đồ án trình bày chủ yếu về hệ thống thoát nớc mức -300 trong hầm lò, màtrọng tâm là tính toán thiết kế bơm thoát nớc mức -300 của mỏ hầm lò công ty cổ phầnThan Hà Lầm - Vinacomin

Trong quá trình làm đồ án, do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránhkhỏi những sai sót nên kính mong ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn để en cócái nhìn sâu sắc hơn về những nội dung trình bày trong đồ án

Em xin trân trọng cảm ơn và tiếp thu những ý kiến quý báu của các thầy cô cùng cácbạn

Hà Nội, ngày 15 tháng 6 năm 2014 Sinh viên

Nguyễn Phơng Hùng

Chơng i Tổng quan về công ty cổ phần hà lầm – vinacomin

1.1- Đặc điểm về vị trí địa lý, địa hình, kinh tế, khí hậu.

1.1.1 Vị trí địa lý.

Mỏ than Hà Lầm - Công ty than Hà Lầm - Vinacomin thuộc phờng Hà Lầm, Thànhphố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh cách thành phố Hạ Long 7km về phía Đông Bắc Ranh giớiquản lý, bảo vệ và tổ chức thăm dò, khai thác của mỏ than Hà Lầm đợc khống chế bởi 15mốc khống chế có ký hiệu : 19 -1 ữ 19 -15 , nằm trong giới hạn toạ độ :

X = 18 100 000 ữ 21 585 000

Y = 407 480 000 ữ 480 025 000

• Biên giới khai trờng khai thác :

+ Phía Bắc: giáp mỏ Giáp Khẩu của Công ty than Hòn Gai

+ Phía Nam: là dãy đồi của đài phát sóng đài truyền hình Quảng Ninh + Phía Đông: giáp với Khu Bình Minh của XN than Thành Công + Phía Tây: giáp với mỏ Hà Tu và Núi Béo

+ Độ sâu khai thác : Từ -50 ữ đáy tầng than ( mức thấp nhất tại vỉa 5(2) khoảng -570 ), giai đoạnXDCB tập trung thiết kế khai thông cho tầng -300 ữ -50; giai đoạn duy trì sản xuất sẽ khai thác đến

đáy tầng than

+ Diện tích khu mỏ khoảng 7,8 km2

+ Diện tích sử dụng đất xây dựng các mặt bằng: khoảng 10 ha

• Ranh giới tính trữ lợng:

+ Trong phạm vi khai trờng có 8 vỉa than: V14(10), V13 (9), V11(8), V10(7), V9(6), V7(4),V6(3), V5(2), các vỉa than huy động vào thiết kế, gồm: V14(10), V11(8), V10(7),V7(4), V6(3), V5(2) Theo Báo cáo tổng hợp địa chất khoáng sàng Hà Lầm Hà Tu doCông ty IT&E lập năm 2004, trữ lợng địa chất trong biên giới khai trờng từ LV ữ đáy tầng than

là 256.857 ngàn tấn

1.1.2 Địa hình

Khu mỏ thuộc vùng đồi núi, thấp dần về phía Bắc xuống phía Nam và hình thành haidạng địa hình Địa hình nguyên thủy ở phía Nam và Tây Nam khu mỏ, đôi chỗ bị đàobới bởi khai thác ở đầu lộ vỉa.Địa hình nhân tạo bao gồm khai thác lộ thiên và bãi thải ởtrung tâm khu mỏ và đang phát triển về phía Đông và phía Bắc.Trong khu mỏ có mộtsuối chính là suối Hà Lầm và một hệ thống suối nhỏ, tất cả các suối nhỏ đều chảy vàosuối chính Hà Lầm rồi chảy về phía Tây và đổ ra sông Cửa Lục

Mỏ Hà Lầm nằm trong khu vực tập trung nhiều mỏ và công trờng khai thác than đanghoạt động Hệ thống hạ tầng đờng giao thông, hệ thống cung cấp điện nớc, sửa chữa cơkhí, sàng tuyển than, bến cảng và các dịch vụ phục vụ đời sống khá phát triển là các điềukiện rất thuận lợi trong quá trình xây dựng và khai thác mỏ Dân c chủ yếu là ngời kinh,trình độ dân trí trung bình.

* Hệ thống giao thông liên lạc:

Khu mỏ Hà Lầm có hệ thống đờng giao thông liên lạc với các mỏ Hà Tu, Núi Béo, BìnhMinh, Nhà máy Tuyển than Nam Cầu Trắng và đờng 18A khá thuận lợi và tơng đối hoànchỉnh

*Nguồn năng lợng:

Nguồn cung cấp điện là điện áp 3 KV đợc rẽ nhánh từ cọc 8 và cọc 3 đến trạm biến áp35/3KVcủa mỏ bằng 02ĐDK-35KV Nguồn dự phòng từ trạm phát điện điezen công suất1000KW và máy biến áp tăng áp 1000KVA

Mỏ hiện nay đã có hệ thống cung cấp nớc phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt, sản xuất sảnxuất trên các mặt bằng và các cụm dân c thuộc mỏ quản lý Nguồn cung cấp nớc lấy từ hệthống cấp nớc vùng và các giếng đào, moong nớc gần mặt bằng.

1.1.4 Khí hậu.

Khí hậu khu vực mang đặc điểm khí hậu vùng Đông Bắc Việt Nam, một năm có haimùa rõ rệt Mùa ma kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, nhiệt độ thay đổi từ 24o - 35oC, trungbình 28o - 30oc , nóng nhất trên 38oc Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, nhiệt độ thay đổi từ 16o - 21oc, thấp nhất có năm đến 4oC Độ ẩm trung bình 72% -87% Lợng ma trung bình hàng năm hơn 2000mm, lợng ma cao nhất tập trung vào tháng

7 và tháng 8

1.2- Địa chất và địa chất thủy văn.

1.2.1 Địa chất công trình.

Các hiện tợng địa chất công trình thờng gặp: Hiện tợng bùng nền, biến dạng các đờng

lò Hiện tợng cát chảy khi đào lò qua các phay Các hiện tợng này thờng xảy ra chủ yếu là

do đào lò đi vào các đới nham thạch hủy hoại hoặc những nơi đất đá kém ổn định Vềmùa ma thì các hiện tợng này xảy ra mạnh mẽ hơn về mùa khô

1.2.2 Địa chất thủy văn.

Nớc trong các moong khai thác lộ thiên gồm một số moong khai thác Bắc vỉa 10, cácmoong đang hình thành của Công trờng lộ thiên Tây phay K và Bắc Hữu Nghị Đây là cácmoong có dung tích lớn, khả năng dự trữ nớc nhiều, đặc biệt là mùa ma Nớc mặt chứa ởcác moong này có quan hệ mật thiết với hệ thống nớc ngầm phía dới và ảnh hởng khôngnhỏ tới hệ thông lò khai thác phía dới nếu không đợc chèn lấp tốt

Nớc ngầm : Địa tầng khu vực thuộc hệ Triat thống thợng bậc Nori điệp Hòn Gai, phụ

điệp Hòn Gai giữa (T3n - hg2), bao gồm các loại đá: Cuội kết, Sạn kết, Cát kết, Bột kết.Chúng có cấu tạo khối, phân lớp dày, bị nứt nẻ mạnh, đây là đối tợng chứa nớc rất tốt N-

ớc dới đất có quan hệ thuỷ lực chặt chẽ với nớc trên mặt, nhất là khu vực lân cận vớimoong khai thác lộ thiên, bên cạnh đó hệ thống khai thác lò cũ sau khi phá hoả đã tạo racác đới chứa nớc nên rất rễ tạo ra hiện tợng bục nớc trong hệ thống lò đang khai thác vìvậy trong quá trình khai thác phải rất lu ý đề phòng các sự cố này để có biện pháp sử lýthích hợp

1.3- Nhiện vụ khai thác, tình hình khai thác than.

1 3.1 Nhiệm vụ.

Công ty đợc phép kinh doanh các nghành nghề : khai thác chế biến và tiêu thụ than,

chế tạo sửa chữa phục hồi các thiết bị máy Mỏ phơng tiện vận tải và sản phẩm cơ khí.Xây dựng các công trình Mỏ, công nghiệp, giao thông, dân dụng, đờng dây, trạm Sảnxuất vật liệu xây dựng Kinh doanh dịch vụ khách sạn nhà nghỉ ăn uống Kinh doanh suấtnhập khẩu máy móc thiết bị vật t phụ tùng hàng hóa phục vụ sản xuất và đời sống

1.3.2 Tình hình khai thác.

Công ty than Hà Lầm khai thác chủ yếu là hầm lò, dùng giá thuỷ lực di động để chống

giữ lò chợ và khấu than theo phơng pháp khoan nổ mìn Vận tải trong lò chợ dùng máng càoSGB 420/30, SGB 420/22, đờng vận tải chính dùng chủ yếu bằng băng tải PTG-650; PTG

800 Ngoài ra còn có xe goòng dùng tàu điện kéo, tời €KOD-30, các loại băng tải nhỏ phục

vụ khâu sàng tuyển ngoài mặt bằng

Thông gió mỏ sử dụng một trạm quạt chính gồm 2 quạt 110 x 2 kW, một quạt làmviệc, một quạt dự phòng mã hiệu FBD-N0 với điện áp định mức Uđm = 660V

Trớc năm 1954, khu mỏ đã bị thực dân Pháp khai thác ở những khu vực mà than có

chất lợng cao và dễ khai thác Do khai thác thủ công nên khai thác không có trật tự,không có tài liệu cập nhật và lu trữ, gây ảnh hởng lớn đến công tác khai thác than saunày.Từ năm 1962 đến nay mỏ tiếp tục tiến hành khai thác bằng phơng pháp hầm lò là chủyếu Mỏ tiến hành khai thác từ mức +28 lên lộ vỉa, lấy than ở các vỉa 11, vỉa 14 Tổng số than

mà mỏ khai thác đợc tính tới năm 1980 là 6592082 tấn Từ năm 1981 mỏ tiến hành khaithác xuống sâu từ mức +28 ữ - 50 tiến hành khai thác tại vỉa 10, vỉa 14 và đào lò chuẩn bịcho diện khai thác mức- 150 Năm 2009 bắt đầu xây dựng các bớc cơ bản mở rộng diệnkhai thác xuống mức - 300

Bảng 1: Các thiết bị cơ điện chính của công ty than Hà Lầm.

1 Tamrock CTH 1F/E50 1

1.4- Tình hình thoát nớc của mỏ.

Công ty dùng hai trạm bơm chính : Mức -50, mức -150, mức -150 bơm truyền tiếp lên

trạm mức -50 và bơm tiếp lên mức +28 mặt bằng công ty Nớc lò đợc qua xử lý để tới

đ-ờng vận tải ôtô và cấp nớc tắm cho công nhân Hai trạm bơm mức -50 và mức -150 mỗi

trạm gồm 8 bơm loại LTC -150 - 65 x2, trong đó dự phòng 4 bơm và làm việc 4 bơm ợng nớc trung bình một trạm phải bơm là 300m3/h

Hiện tại mỏ đang đầu t xậy dựng trạm bơm chính ở mức -300 đa nớc từ mức -300 lênmạt mỏ ở mức +75

Trong khuôn khổ đề tài bản đồ án chỉ tập chung vào nghiên cứu đến tình hình thoát

n-ớc của mỏ ở mức -300

Theo tài liệu của mỏ hầm lò Hà Lầm thì lợng nớc lu tụ vào mỏ tại mức -300 trong cácmùa nh sau:

+ Trung bình mùa khô: Qk = 440 (m3/h)

+ Trung bình mùa ma: Qm =2035 (m3/h)

+ Lợng lu tụ max: Qmax = 2700 (m3/h)

vÒ C§Lßs/cB¬m

VI B¬m ®ang söa ch÷a

1 §Çu b¬m MD 85x67x6 (Q = 85 m3/h, H = 402 m): 01 C¸i §· ®a ®isöa ch÷a

t¹i C«ng tyb¬m H¶iD¬ng

2 §Çu b¬m DF 600-60x4 (Q = 600 m3/h, H = 240 m): 01 C¸i

3 §Çu b¬m DF 155-67x7 (Q = 155 m3/h, H = 469 m): 01 C¸i C§ ®ang

PXCK-söa ch÷a

Chơng II tính toán lựa chọn thiết bị thoát nớc cho trạm bơm mức -300 tại mỏ hầm lò công ty cổ phần

mỏ than Hà Lầm thì lợng lu tụ vào mỏ mức -300 là:

+ Trung bình mùa khô: Qk = 440 (m3/h) = 440.24 = 10560 (m3/ngày đêm)

+ Trung bình mùa ma: Qm = 2035 (m3/h) = 2035.24 = 48840 (m3/ngày đêm)

+ Lớn nhất mùa ma : Qmax =2700 (m3/h) = 2700.24 = 64800 (m3/ngày đêm)

Vậy lu lợng cần thiết của trạm bơm là:

giản hay phức tạp của mạng ống dẫn Ta chọn md = 0,85

Vậy: = 447,06 (m)

2.2- Phơng án thoát nớc cho mỏ mức -300 và lựa chọn máy bơm.

2.2.1 Phơng án 1: Giải pháp thoát nớc trong hầm lò theo dự án đầu t khai thác dới mức

-50 của mỏ than Hà Lầm - Công ty than Hà Lầm Vinacomin đợc phê duyệt tại quyết định

số 2095/QĐ-HĐQT ngày 05 tháng 9 năm 2007 của Chủ tịch hội đồng quản trị Tập đoànCông nghiệp Than - Khoáng ản Việt Nam đợc tóm tắt nh sau:

Đầu t mới trạm bơm mức -300 đợc bố trí 8 bơm với các thông số kỹ thuật nh sau :

+ Lu lợng bơm : Qb = 666 (m3/h).

+ Chiều cao đẩy của bơm: H = 502 ( m)

+ Chiều cao hút của bơm: HH = 5 (m)

+ Số vòng quay làm việc của trục bơm: n = 1480 (vòng/phút)

+ Hiệu suất của bơm: ηb = 0,79

+ Công suất làm việc của động cơ: P = 1250 (kW)

+ Điên áp: U = 6 (kV)

+ Tuyến ống đẩy mạng dẫn đợc sử dụng 4 tuyến ống trong đó 3 tuyến làm việc và

1 tuyến dự phòng Đờng ống chọn loại Dy 400

* Tính toán hiệu chỉnh giải phát thoát nớc đã đợc phê duyệt:

a- Lựa chọn loại máy bơm và số bơm.

- Dựa vào = 447,06 (m) ta lựa chọn loaị bơm 7 cấp có mẫu bơm DF 666 - 72x7, lu ợng Qb = 666 (m3/h) và chiều cao đẩy của bơm là Hb = 72.7 = 504 ( m)

- Từ mẫu bơm đã chọn DF 666-72x7 có lu lợng Qb = 666 (m3/h) và chiều cao đẩy củabơm Hb = 72.7 = 504 ( m) thì số bơm cần sử dụng để thoát nớc lò là:

d =

dđ1 = = 0,4 (m); dđ2 = = 0,33 (m)

Trong đó: + k: là hệ số tổn thất trong đờng ống chung Chọn sơ bộ k = 0,93.

+ n,Qb: là số bơm làm việc song song và lu lợng của từng bơm

Vậy với Vđ = 1,92 m/s, đờng kính ống đẩy chung là:

Kiểm tra lại Vh:

Vh = = 1,47 m/s Thỏa mãn điều kiện.

Kết luận: Trạm bơm đợc lắp đặt tổng cộng 3 tuyến đờng ống đẩy trong đó có 2 tuyếnlàm việc và một tuyến dự phòng Cụ thể nh sau:

+ Tuyến ống đẩy 1: có đờng kính trong là d = 350 mm dùng để thoát nớc vào mùa khôkhi chỉ có một bơm làm việc độc lập

+ Tuyến ống đẩy 2: có đờng kính trong dc = 830 mm dùng để thoát nớc vào mùa makhi có tổ hợp 6 bơm làm việc song song

+ Tuyến ống đẩy 3: dùng để dự phòng sự cố có đờng kính trong d = 830 mm

e- Xây dựng đờng đặc tính của máy bơm.

Vì đây là bơm nhiều cấp nên ta xây dựng đờng đặc tính cho máy bơm một cấp có lulợng tơng đơng trớc rồi từ đó xây dựng đờng đặc tính máy bơm 7 cấp dựa theo nguyên tắcnối tiếp 7 cấp

Ta có phơng trình đặc tính của bơm nh sau:

Hb = H0.[ 1-(1- ).( )2 ]

Từ phng trình đặc tính bơm ta có bảng giá trị các thông số đặc tính của bơm nh sau :

Bảng 2.2 : Bảng thông số đặc tính máy bơm khi có 1 cấp.

Vậy từ bảng 2.1 và bảng 2.2 ta vẽ đờng đặc mạng dẫn Hmd và đờng đặc tính của bơmkhi có 1 cấp Hbi ( hình 2.2 ) Từ đờng đặc tính Hbi theo phơng pháp ghép nối tiếp ta vẽ đợc

đờng đặc tính của cả bơm khi có 7 cấp ( hình 2.2 )

504

H (m)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 0

Hbi

f- Lựa chọn động cơ dẫn động cho bơm.

Công suất động cơ dẫn động cho bơm khi dẫn động trực tiếp là:

Nyc = Trong đó:

+ (kg/m3): khối lợng riêng của nớc; = 1000 (kg/m3)

+ = 0,79: hiệu suất chung của bơm

+ g = 9,81(m3/h); Qb = 666 (m3/h); Hb = 504 (m)

Nyc = = 1157,83 (kW) Căn cứ vào Nyc và căn cứ vào bảng tra ta chọn động cơ dẫn động có các thông số kỹthuật nh sau:

+ Công suất động cơ dẫn động lớn

+ Bơm đợc thiết kế và mua mới hoàn toàn kèm các thiết bị phụ kiện của bơm làm tăngchi phí đâu t ban đầu của trạm bơm

2.2.2 Phơng án 2: Đề xuất giải pháp thoát nớc dùng bơm DF 155-67x7 thoát nớc từ mức

-300 lên mặt mỏ ở mức +75 kết hợp với bơm DF 600-60x4 bơm truyển tiếp lên trạm bơm

DF 600-60x4 mức -150 rồi thoát nớc lên mặt mỏ ở mức +30

* Tính toán các thông số của trạm bơm:

a- Tính toán lựa chọn số bơm làm việc.

Với mẫu bơm đã chọn là DF 155-67x7 có lu lợng Qb = 155 m3/h, cột áp H = 469 m, vàbơm DF 600-60x4 có lu lợng Qb = 600 m3/h, cột áp H = 240 m thì số bơm cần dùng đểthoát nớc cho khu mỏ trong các mùa là:

- Thoát nớc cho mỏ trong mùa khô:

+ Mùa ma: hai tổ hợp bơm cùng hoạt động song song tổ hợp bơm DF 600-60x4 sẽ có

1 4

Đờng kính trong của ống hút và ống đẩy phải chọn hợp lý để vận tốc chất lỏng chảytrong ống không quá lớn.

Theo điều kiện kinh tế kỹ thuật, tốc độ nớc trong ống đẩy thờng lấy :

Cđ = 1,52,2 m/s Đờng kính trong ống đẩy dợc xác định theo công thức:

d = + Chọn đ ờng ính ống đẩy cho bơm DF 155-67x7:

dđ1 = = 0,19 m; dđ2 = = 0,16 m

160 mm dđ 190 mm

Ta chọn ống đẩy có dđ = 165 (mm) Đây chỉ là đoạn ống đẩy của riêng từng bơm Với ống đẩy đã chọn ta có tốc độ chảy trong ống đẩy là:

Vđ = = 2 (m/s) Thỏa mãn điều kiện.

Vào mùa khô có 4 bơm DF 155 - 67x7 cùng làm việc song song đẩy nớc vào đờng ốngchung có đờng kính ống là dđc1 Nh vậy lu lợng trong đờng ống chung Qt sẽ là: Qt =k.n.Qb = 0,93.4.155 = 576,6 (m3/h)

Trong đó: + k: là hệ số tổn thất trong đờng ống chung Chọn sơ bộ k = 0,93

+ n,Qb: là số bơm làm việc song song và lu lợng của từng bơm

Vậy với Vđ = 2 m/s, đờng kính ống đẩy chung khi có 4 bơm DF 155 - 67x7 làm việcsong song là:

dđc1 = = 0,32 (m)

Để thoát hết lợng lu tụ mùa ma, kết hợp với tổ hợp 6 bơm DF 600 - 60x4 sẽ có tổ hợp 3bơm DF 155 - 67x7 cùng làm việc song song Tổ hợp 3 bơm DF 155 - 67x7 sẽ đẩy vàomột đờng ống chung đờng kính dđc2, lu lợng trong đờng ống chung là:

Qt = k.n.Qb = 0,93.3.155 = 432,42 (m3/h)

Trong đó:

+ k: là hệ số tổn thất trong đờng ống chung Chọn sơ bộ k = 0,93

+ n,Qb: là số bơm làm việc song song và lu lợng của từng bơm

Vậy tiếp kiệm đờng ống ta chọn đờng kính ống đẩy chung cho 3 bơm làm việc là dc2

= dc1 = 0,32 m, thì vận tốc trong ống đẩy dđc2 là:

V = = 1,5 (m/s) Thỏa mãn điều kiện.

dđ1 = = 0,38 m; dđ2 = = 0,31 m

310 mm dđ 380 mm

Ta chọn ống đẩy có dđ = 0,35 (m) Đây là đờng ống đẩy của riêng từng bơm

Với ống đẩy đã chọn ta có tốc độ chảy trong ống đẩy là:

Vđ = = 1,73 m/s

Thỏa mãn điều kiện kinh tế kĩ thuật.

Vào mùa ma 6 bơm DF 600 - 60x4 cùng làm việc song song đẩy nớc vào đờng ốngchung có đờng kính ống là dđc Nh vậy lu lợng trong đờng ống chung Qt sẽ là: Qt =k.n.Qb = 0,93.6.600 = 3348 (m3/h)

Trong đó:

+ k: là hệ số tổn thất trong đờng ống chung Chọn sơ bộ k = 0,93

+ n,Qb: là số bơm làm việc song song và lu lợng của từng bơm

Vậy với Vđ = 1,73 m/s, đờng kính ống đẩy chung là:

Kiểm tra lại :

Vh1 = = 1,37 m/s Thỏa mãn điều kiện kinh tế kĩ thuật.

Vh2 = = 1,47 m/s Thỏa mãn điều kiện kinh tế kĩ thuật.

Kết luận: Để phục vụ cho 2 tổ hợp bơm DF 155 - 67x7 và DF 600 -60x4 ta cần lắp đặttổng cộng 5 tuyến đờng ống đẩytrong đó có 3 tuyến làm việc và 2 tuyến dự phòng Cụ thể

+ Tuyến ống đẩy 4: có đờng kính trong d4 = 830 mm thoát nớc trong mùa ma khi có tổhợp 6 bơm DF 600 - 60x4 làm việc song song.

+ Tuyến ống đẩy 5: dự phòng cho tuyến ống đẩy 4 có đờng kính trong d4 = 830 mm

e- Tính toán đờng đặc tính mạng dẫn và điểm làm việc của bơm.

 Đờng đặc tính mạng dẫn và điểm làm việc trạm bơm DF 155-67x7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625 650

Hình 2.4: Đờng đặc tính của máy bơm DF 155-67x7.

Từ bảng số liệu trên ( bảng 2.3 ) ta vẽ đợc đờng đặc tính mạng dẫn (Hmd I) kết hợp với

đờng đặc tính bơm đợc cho trong cataloge ta của bơm ta xác định đợc điểm làm việc M1

Kmd2 = = = 0,000236.

Kmd1 = = = 0,00015 Phơng trình đờng đặc tính mạng dẫn: Hmd1 = 155 + 0,000236 Q2

Từ bảng số liệu trên ( bảng 2.4 )ta vẽ đợc đờng đặc tính mạng dẫn (Hmd II) kết hợp với

đờng đặc tính bơm đợc cho trong cataloge ta của bơm ta xác định đợc điểm làm việc M2

Hình 2.5: Đờng đặc tính của máy bơm DF 600-60x4.

f- Lựa chọn động cơ dẫn động cho bơm.

Công suất động cơ dẫn động cho bơm khi dẫn động trực tiếp là:

Nyc = Trong đó:

+ (kg/m3): khối lợng riêng của nớc; = 1000 (kg/m3)

+ : hiệu suất chung của bơm

Công suất: P = 315 kW

Điện áp: U = 660 V

Số vòng quay: n = 1480 vòng/phút.

 Công suất động cơ dẫn động cho bơm DF 600 - 60x4

Có: Qb = 600 (m3/h); Hb = 240 (m); = 0,8

Nyc = = 490,5 (kW) Căn cứ vào Nyc và căn cứ vào bảng tra ta chọn động cơ dẫn động có các thông số kỹthuật nh sau

Công suất: P = 560 kW

Điện áp: U = 6000 V

Số vòng quay: n = 1480 vòng/phút

* Ưu điểm:

+ Kích thớc bơm nhỏ dễ dàng vận chuyển và lắp đặt trong lò.

+ Tận dụng đợc hai loại bơm có sẵn đang sử dụng trong mỏ là bơm DF 155-67x7 vàbơm DF 600-60x4 cũng nh trạm bơm chính mức -150; tận dụng đợc mạng đờng ống cósẵn và các van khóa phụ kiện Từ đó tiết kiệm chi phí đầu t xây dựng trạm bơm mới mức-300

* Nhợc điểm:

+ Trạm bơm sử dụng hai loại bơm nên phải lắp đặt nhiều mạng đờng ống làm việc và

dự phòng gây lãng phí

+ Bơm có lu lợng nhỏ nên số bơm làm việc và dự phòng lớn làm rộng kích thớc hầmbơm

2.3- Hiện tợng xâm thực và biện pháp hạn chế xâm thực.

Khi chất lỏng đi vào cửa hút của bánh công tác, vận tốc dòng chảy sẽ tăng nhanh dẫntới sự giảm áp suất trong dòng chất lỏng ( theo định luật Bernoulli ) Nếu áp suất giảmxuống quá thấp, trùng với áp suất bốc hơi của chất lỏng ở nhiệt độ làm việc, chất lỏng sẽbốc hơi tạo các bọt khí Khi vào cánh dẫn bánh công tác, gặp môi trờng có áp suất lớnhơn, các bọt khí sẽ vỡ tạo nên sóng đột ngột do các phân tử chất lỏng va chạm khi đi vàochiếm chỗ bọt khí vừa vỡ Cờng độ sóng phụ thuộc vào tốc độ vỡ và kích cỡ của bọt khí.Tốc độ vỡ, kích cỡ bọt khí càng lớn thì động năng và độ cao của sóng càng lớn Nếu sóngtác động vào bề mặt nào thì toàn bộ năng lợng của sóng đợc truyền vào đó và sẽ gây nênnhững phá huỷ mạnh mẽ trên bề mặt đó Toàn bộ quá trình tạo thành và vỡ của bọt khígây phá hoại bánh công tác và các bộ phận khác của máy bơm gọi là hiện tợng xâm thực Qua đó ta có một số cách khắc phục hiện tợng xâm thực nh sau:

+ Tăng áp suất chất lỏng ở cửa vào máy bơm làm tăng khả năng hút của hệ thống máybơm và ống hút (NPSHa)

+ Giảm nhiệt độ làm việc của chất lỏng Khi nhiệt độ làm việc giảm, áp suất bốc hơichất lỏng giảm dẫn tới độ chênh lệch giữa áp suất bốc hơi và áp suất cửa vào tăng tức làkhả năng hút của hệ thống bơm tăng

+ Giảm tổn thất trên đờng ống hút cũng làm cho NPSHa tăng lên Có nhiều cách giảmtổn thất đờng ống: tăng đờg kính ống hút, giảm số lợng cút, giảm chiều dài ống hút

+ Hơn nữa phải tính toán lựa chọn máy bơm cho phù hợp với lợng nớc yêu cầu cầnthoát của mỏ Khi chiều cao hình học thoát nớc nhỏ thì không nên chọn máy bơm có cột

áp quá lớn Khi vận hành máy bơm thoát nớc mỏ phải hết sức chú ý đến sự thay đổi mựcnớc trong bể hút Nếu cần thiết có thể đặt các rơle mực nớc để điều khiển sự làm việc củamáy bơm

Chơng iii

tính toán thiết kế cơ bản bơm df 666-72x7 dự trên hai mẫu

Số vòng quay đặc trng của máy bơm là thông số thể hiện phạm vi giá trị lu lợng và cột

áp của máy bơm, nó quyết định các phơng án kết cấu của bánh công tác máy bơm

Số vòng quay đặc trng ns đợc tính theo công thức:

ns = 3,65 Trong đó:

+ D1: đờng kính tại điểm vào của mép cánh dẫn.

+ D2: đờng kính tại điểm ra của mép cánh dẫn

+ b1: chiều rộng của cánh dẫn tại điểm vào

+ b2: chiều rộng của cánh dẫn tại điểm ra

a- Đờng kính đầu ra của trục bơm dr.

dr = , cm Trong đó:

+ Mx là momen xoắn trên trục:

Mx = 97403., N.cm + là ứng suất cắt cho phép của vật liệu làm trục (N/cm2) Với trục làm từ thép

30 45 thì = B.( 200 250 ) Với B = 9,81 là hệ số quy đổi, N(kW), n(v/ph)

Theo kết cấu bơm mẫu, để thuận tiện khi lắp đặt và tháo bơm, để kết cấu bơm bềnvững thì đờng kính trục nơi lắp bánh công tác lớn hơn đờng kính trục nơi lắp khớp nối.Chọn kích thớc đờng kính trục nơi lắp bánh công tác d = 130 mm.

Trên đây là chiều rộng tính toán, trong thức tế do sự đổi hớng đột ngột của dòng

chảy ở của vào từ hớng trục sang hớng kính nên ta chọn b1 tăng thêm 10% 20% so vớitính toán

b1 = 53 + (10% 20% ).53 = ( 58,3 63,6 ); ( mm) Chọn b1 = 60 (mm)

t1

Hình 3.2: Cửa vào cánh dẫn.

Do có chiều dài cánh dẫn ở cửa vào s1 mà tốc độ dòng chảy sẽ tăng từ C0 (ngay

trớc mép vào cánh dẫn) đến C1 ( ngay sau khi vào cánh dẫn)

Có: C1r = k1.C0 Chọn k1 = 1,2

C1r = 1,2.5,2 = 6,4 (m/s)

g- Góc vào 1

Hình 3.3: Tam giác vận tốc ở cửa vào.

Từ tam giác vận tốc ở cửa vào ta có:

tg = Thông thờng ta tính góc vào không va đập , nghĩa là góc vào ứng với = 900, ta có:

tg = Với: + u1: tốc độ vòng ở cửa vào; u1 = ; m/s

Chọn chiều dày cánh dẫn tùy theo công nghệ chế tạo Với bánh công tác đợc đúc từgang ta lấy S = 4 11 mm Chọn S = 5 m.

3.1.3 Tính toán các thông số ở cửa ra của bánh công tác.

C2r = ( 0.7 1,0 ).C1r = ( 0.7 1,3 ).6,4 = ( 4,48 6,4 Chọn C2r = 5 (m/s)

b2 = = = 0,026 (m) = 26 (mm)

Do có tổn thất trao đổi ở cửa ra nên giá trị b2 đợc lấy tăng lên về mỗi bên 1 đến 1,5

mm so với giá trị tính toán Chọn : b2 = 27 (mm)

Ta cã c¸c gi¸ trÞ:

1 = 240; 2 = 270; u1 = 17,04 (m/s); u2 = 38,58 (m/s); w1 = 14,75 (m/s); w2 = 11,41 (m/s)

 Tõ tam gi¸c vËn tèc cöa vµo ta cã:

= + - 2.u1.w1.cos1 = 14,752 + 17,042 - 2.17,04.14,75.cos240 = 48,7

C1u = 6,98 (m/s)

MÆt kh¸c ta cã:

= + - 2.u1.C1u.cos1

cos1 = = = 0,511 1 = 59,30

 Tõ tam gi¸c cöa vµo ta cã:

= + - 2.u2.w2.cos2 = 11,012 + 38,582 - 2.38,58.11,01.cos270 = 852,7

h- KiÓm tra kÕt qu¶ tÝnh to¸n.

 KiÓm nghiÖm hÖ sè thu hÑp

k1 = = = 1,14 sai kh¸c: = = 5% Tháa m·n ®iÒu kiÖn

k2 = = = 1,054 = = 4,18% Tháa m·n ®iÒu kiÖn

đờng dòng trên cảnh phải bằng nhau Muốn vậy cánh sẽ có độ nghiêng cong không giốngnhau ở các đờng dòng mà phải cong xoắn không gian Hình chiếu của cánh trên mặt vĩtuyến không trùng làm một đờng cong vì cánh không vuông góc với đĩa bánh công tác màhình chiếu sẽ bao gồm hình chiếu của các đờng dòng

3.2.1 Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh tuyến ( mặt đứng ).

Việc xây dựng biên dạng mặt đứng cánh dẫn bánh công tác đợc tiến hành nh sau:

+ Dựng các kích thớc d, d0, D1, Ds, D2

+ Lấy 1 điểm nào đó làm chuẩn trên D2, kẻ đờng nghiêng một góc so với phơng thẳng

đứng, góc này 30 - 50

+ Dùng đờng nghiêng vừa kẻ làm chuẩn, dựng kích thớc b2 trên D2 và b1 trên D1

+ Nối sơ bộ b2 và b1 thành một hình có dang hình thang

Để vẽ chính xác, ta tìm các giá trị bi thay đổi từ cửa vào đến cửa ra Nối các điểm giữacủa b1 và b2 ta có đờng 1-2 (Hình3.6), ứng với một điểm có bán kính ri = nào đó, ta có giátrị chiều rộng máng cánh bi tính bằng công thức:

bi = Trong đú: ki= i i

i t

i i

Hình 3 5: Quy luật biến đổi W, C r

Dựng các đờng tròn đờng kính bi tơng ứng với các giá trị của Di Vẽ hai đờng thẳng baovới các đờng tròn bi đó, ta đợc biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh tuyến Chú ý rằng tâmcác đờng tròn bi không nhất thiết nằm trên đờng 1-2 mà có thể xê dịch chúng để đảm bảo

sự điều hòa của dòng chảy(biên dạng trơn liên tục) mà vẫn giữ qui luật thay đổi của bi

(hình vẽ) Các kết quả đợc ghi vào bảng thống kê sau:

Hình 3.6: Xây dựng biên dạng cánh trên mặt kinh tuyến.

+ Chia mặt đứng thành 4 phân tố dòng, các điểm chia ở mép ra cách đều nhau Khi đó các điểm ở cửa vào sẽ có các đờng kính D1s, D2s, D3s Điều kiện chia ở cửa vào:

3

4 4

5

5

a b c d

a b

c d

Hình 3.7: Biên dạng mặt kinh tuyến.

Ta có bảng tính toán phân chia mặt đứng sau:

C

= (mm2)

(ri.bi) =

C - A(mm2)

Cir

= (m/s)

218,75 9,11 1992,81

3 5978,174 1992,725 -0,088d-d

194,97 9,759 1902,71 5707,938 1902,64 -0,0659

2 6d-d

176,63 10,53

3 1860,444 5581,172 1860,391 -0.053d-d

155,39 11,928 1853,49

2 5560,498 1853,499 0,0073d-d

133,53 13,35

2 1782,893 5348,6 1782,867 -0,026d-d

3.2.2 Xây dựng biên dạng cánh không gian trên mặt vĩ tuyến.

Ta coi từng bó dòng đã chia ở mặt kinh tuyến nh một cánh dẫn mặt trụ và ta xây dựngbiên dạng cánh cho từng cánh phân tố đó Tập hợp tất cả biên dạng cánh của các cánhphân tố cho ta hình ảnh toàn bộ của cánh không gian

Ví dụ xây dựng biên dạng trên mặt vĩ tuyến của đờng dòng c-c ta thực hiện các bớc: + Chia c-c thành những phần nhỏ dl tơng ứng với dr và coi các dl tiếp xúc với bề mặtnón Gọi R là bán kính (đờng sinh) mặt nón tiếp xúc với đoạn dl của cánh dẫn, đoạn dlnày có độ dài thực là PP1 ứng với góc bao nó Trên mặt vĩ tuyến, tơng ứng với R

và dl ta có r và dr (Hình 3.7)

+ Do góc nghiêng của đờng dòng so với mặt đứng nhỏ nên ta có thể viết:

+ Với l là chiều dài đờng dòng đang dựng Cuối cùng ta nhận đợc:

Các đờng dòng a-a; b-b; d-d đợc xây dựng tơng tự đờng dòng c-c, nh vậy xây dựng đợc toàn bộ bánh công tác trên mặt vĩ tuyến

Hình 3.8: Xây dựng biên dạng cánh trên mặt vĩ tuyến.

Từ các mối quan hệ trên ta có bảng sau:

a c d

a

c d

d-d c-c

Hình 3.9: Xây dựng các đờng dòng a-a; b-b; c-c; d-d.

3.3- Tính toán và xây dựng các bộ phận dẫn hớng

3.3.1 Bộ phận dẫn hớng vào.

Nhiệm vụ của bộ phận dẫn hớng vào:

+ Tạo nên một dòng chảy đối xứng trục trớc khi lu thể đi vào cửa hút của bánh côngtác

+ Thay đổi về trị số và phơng, chiều của vận tốc dòng chảy sao cho phù hợp với yêucầu thiết kế từ cửa hút đến cửa vào bánh công tác

Đối với máy bơm hai miệng hút và bơm nhiều cấp, ống dẫn hớng vào thờng vuông gócvới trục, vì vậy để dòng chảy đi vào bánh công tác, ta phải nắn dòng chảy sao cho bảo

đảm dòng chảy đối xứng trục

Với bơm nhiều cấp có bánh công tác đặt quay cùng về một phía, dòng chảy vào thẳngtâm theo hớng vuông góc với trục bơm, sau đó đợc phân bố theo hớng vào đối xứng trục Khi lu thể đã đợc dẫn vào miệng hút thì các tiết diện máng xoắn vào sẽ đợc thu hẹpdẫn theo quy luật máng xoắn để lu thể vào cửa hút bánh công tác một cách đều đặn, không gây va đập Điều đó đợc thực hiện nhờ việc thiết kế máng xoắn từ tiết diện V đếntiết diện I giảm dần để tốc độ của chất lỏng dọc máng xoắn là không đổi Tại tiết diệncuối cùng 0 sẽ có lỡi chắn để khử dòng chảy quay

D d

d

Hình 3.10: Bộ phận dẫn hớng vào.

Việc thiết kế máng xoắn thu hẹp dần cũng sẽ khử đợc không gian chết của dòng chảy

ở gần trục bơm Tốc độ của dòng chảy tại mặt bích nối với ống hút của bơm đợc tính theocông thức sau:

Ch = =

V× b¬m 7 cÊp 1 cña hót nªn diÖn tÝch c¸c tiÕt diÖn IV, III, II, I lµ FVI, FIII, FII, FI:

FIV = = = 0,027 (m2)

C¸c tiÕt diÖn tiÕp theo cña m¸ng xo¾n lµ:

+ DiÖn tÝch tiÕt diÖn III: