Выбор труб нагнетательного и всасывающего трубопроводов

Определение оптимального диаметра нагнетательного

Трубопровода

В настоящее время предварительно внутренний диаметр нагнетательного трубопровода намечают по средней скорости, соответствующей оптимальному режиму. Эта скорость, по данным ИГМ им. М.М.Федорова, при отношениях нормального часового притока к подаче насоса 0,6-0,7 и напорах 400-800м принимается равной 2,4 м/с. Тогда предварительно внутренний диаметр труб

, м (7)

где Q_опт - оптимальная подача насоса, м³/ч;

u - средняя скорость, близкая к оптимальной м/с.

Принимая среднюю скорость равной 2,4 м/с, получим зависимость для определения внутреннего диаметра нагнетательного трубопровода

, м (8)

В приложении Г приводятся стандартные значения диаметров труб, причем за основу приняты наружные диаметры, что позволяет унифицировать присоединительные размеры арматуры и соединительных устройств.

Расчетное давление в соответствии с ПБ (п. 7.1.9) и ПТЭ должно составлять 1,25 рабочего и может быть определено для начального нижнего сечения по формуле

Р_р=1,25×r×g×H_ор × 10^-6, (9)

где Р_р - расчетное давление, МПа;

r = 1020 кг/м³ - плотность шахтной воды;

g - ускорение свободного падения;

Н_ор - ориентировочный напор насоса, м.

Согласно ГОСТ 3845-75, минимальная необходимая толщина стенки трубы

, м (10)

где s_доп - допустимое напряжение, равное 40% временного сопротивления разрыву s_в, МПа.

Для водоотливных трубопроводов принимают стальные бесшовные горячедеформированные трубы по ГОСТ 8732-78 из марок стали Ст2сп, Ст4сп, Ст5сп, Ст6сп. Эти трубы имеют наружный диаметр от 25 до 820 мм при толщине стенок от 2,5 до 7,5 мм.

Временное сопротивление разрыву s_в указанных марок стали

С учетом коррозионного износа толщина стенок стальных труб, прокладываемых в вертикальных стволах

, мм (11)

где - минимальная толщина стенок, мм;

=0,25 мм/год или мм/год - скорость коррозии наружной поверхности трубы при ведении или отсутствии взрывных работ на шахте.

t = 10-15 лет - срок службы трубопровода;

= 10¸15 - коэффициент, учитывающий минусовой допуск толщины стенки, %.

Скорость коррозионного износа внутренней поверхности трубы d_в определяется химическим составом транспортируемой воды:

Транспортируемая вода	Щелочная рН = 8 ¸10	Нейтральная рН = 7	Слабокислотная рН = 5¸6
Скорость коррозион- ного износа , мм/год	0,1	0,2	0,4

При кислотных водах с рН < 5 трубы следует футеровать.

Значение d округляем до ближайшего большего целого значения.

Расчетный наружный диаметр

, мм (12)

Выбирают по ГОСТу ближайший наружный d_нн.ст и рассчитываем внутренний d_н диаметры трубы (приложение Г) d_н = d_нн.ст -2d, мм.

Вследствие снижения давления по высоте можно применять трубы с уменьшающейся к поверхности толщиной стенки. Если глубина равна или меньше 700 м, нет смысла устанавливать вертикальный трубопровод с переменной толщиной стенки, так как это усложняет конструкцию. В этих условиях принимают трубы с одинаковой толщиной стенки, определенной для нижнего сечения [формула (11)]. При больших глубинах рациональней разбивать трубопровод на секции - первая - верхняя секция должна иметь длину 700 м, с постоянной толщиной стенки, вторая - нижняя - увеличенную толщину стенки, соответствующую в ней давлению [1].

Рассмотренный участок трубопровода прокладывают по наклонному трубному ходку, а затем по вертикальному, обычно вспомогательному стволу, на свежей струе.