Рисунок 1 – Безударная шахтная водоотливная установка
Для уменьшения гидравлического удара в шахтной водоотливной установке Н. Е. Офенгенден в свое время предложил использовать резервный трубопроводный став, выдавая по нему воду на поверхность, параллельно основному ставу. Действительно, скорость потока в одном трубопроводе уменьшается вдвое, что приводит к соответствующему уменьшению амплитуды гидроудара. Однако, установка, спроектированная для работы одного трубопровода, при подключенных двух будет работать не в оптимальном режиме. Перерасход удельной энергии по оценочным расчетам может составить 10 % и более. Разработана схема установки, которая, обладая хорошими противоударными свойствами, вместе с тем, свободна от приведенного недостатка.
Рассмотрим простейший случай, когда типовая насосная станция имеет два става. Каждый водоотливный трубопровод 1 и 2 (рис. 1, а) снабжается двухпозиционным обратным клапаном 3, конструкция которого ясна из рисунка 1, в. Боковые отверстия клапанов соединены перепускной трубой 4.
Рисунок 1 – Безударная шахтная водоотливная установка
При работающем правом ставе 2 двухпозиционный обратный клапан, не препятствуя потоку в направлении подъема воды, перекрывает вход в перепускную трубу. Затвор клапана удерживается в показанном положении, так как на него со стороны резервного става действует только геодезический напор, а со стороны работающего трубопровода напор выше на величину потерь, обусловленных гидравлическим сопротивлением следующего за обратным клапаном участка трубопровода. Обратный клапан 3 на резервном левом ставе 1 находится в другой позиции, сообщая свой напорный трубопровод с перепускной трубой.
При отключении насосной установки у обратного клапана напор снижается. Когда его величина станет меньшей, чем геодезический напор, заслонка клапана поворачивается, насос отсоединяется от напорного трубопровода. При этом понижение напора прекратится, и скорость потока плавно уменьшится до нуля.
В случае, если двухпозиционные обратные клапаны отсутствуют, можно воспользоваться схемой, изображенной на рис. 1, б, где 5 – задвижки, 6 – обратные клапаны, 7 – тройники. При работающем правом ставе 2 задвижка на верхней перемычке открыта, а на нижней – закрыта. При работающем левом ставе 1 – наоборот. Недостатком данной схемы считается определенная сложность и необходимость дополнительных коммуникационных работ. Что касается эффективности, то обе схемы абсолютно адекватны.
Оптимальное значение гидравлического сопротивления перепускной трубки можно рассчитать по формуле
Единственным недостатком данной схемы является незащищенность трубопровода в случае ремонтных работ на одном ставе.
1. Бержерон Л. От гидравлического удара в трубах до разряда в электрической сети. – М.: Машгиз, 1962. – 348 с.
2. Попов В. М. Водоотливные установки: [справочное пособие] / В. М. Попов – М.: Недра, 1990. – 254 с.
3. Гейер В. Г., Тимошенко Г. М. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки: Учебник для вузов – М.: Недра, 1987. – 270 с.
4. Алиев Н. А., Коваль А. Н. и др. Средства защиты шахтных водоотливных установок глубоких горизонтов от гидравлических ударов // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Випуск 42, серія гірничо-електромеханічна. – Донецьк: ДонНТУ, 2002. – С. 3–17.