Специальные виды промышленного транспорта (стр. 44 )

Рисунок 21.9. Схема гидроциклона

Аппаратура управления и контроля. Важными условиями нормаль­ной эксплуатации гидротранспорта, а также достижения высоких пока­зателей ее работы являются автоматизация контроля, управления и ре­гулирования их, особенно автоматического поддержания заданного эко­номического режима, определяемого концентрацией гидросмеси и ско­ростью движения ее по гидропроводу, т. е. основных параметров, харак­теризующих процесс транспортирования. Для измерения диаметров гид­ротранспорта применяются специальные приборы, а для контроля за ра­ботой отдельных механизмов служат приборы общего назначения. При­боры контроля и управления позволяют следить за процессом гидро­транспорта и управлять этим процессом. Основной задачей управления процессом гидротранспорта является постоянное поддержание наиболее благоприятного (оптимального) режима работы. Оптимальный режим работы достигается при работе с такой конструкцией и скоростью движе­ния пульпы, при которых расход жидкости для перемещения насыпного груза не превышает расход, необходимый для достижения требуемой производительности по твердой фракции, при обеспечении устойчивой и надежной работы установки.

Потери напора растут с увеличением консистенции пульпы (рисунок 21.10), однако общий объем перекачиваемой пульпы и воды с увеличе­нием консистенции уменьшается значительно быстрее, поэтому более рациональной является работа с гидросмесью, имеющей высокую (до известного предела) консистенцию. Также из диаграммы можно про­следить влияние скорости движе­ния пульпы: потери напора для воды растут пропорционально ско­рости, а для пульпы сначала умень­шаются (до значения, при котором частицы груза в основном начинают двигаться в пульпе во взвешенном состоянии), а затем возрастают тоже пропорционально скорости.

Рисунок 21.10. Зависимость потери напора от концентрации пульпы и скорости

В процессе эксплуатации свойства грузов не остаются неизменными, что часто приводит к изменению потери напора и, следовательно, вызы­вает необходимость соответственно регулировать и концентрацию гидро­смеси. Давление и вакуум в гидротранспортных установках измеряются различными манометрами. Расход воды и гидросмеси может измеряться при помощи трубки Вентури. Плотность гидросмеси, значение которой необходимо для определения расхода, должна определяться отдельно.

Приборы для измерения консистенции (отношения твердого к жид­кому) могут быть: периодические – отбор проб, весовые – взвешивание участка пульпопровода, манометрические – замер перепада давлений между двумя точками пульпопровода, электрические – замер электри­ческого сопротивления или напряженности магнитного поля в одном сечении пульпопровода, радиометрические – по изменению проницаемо­сти пульпопровода.

Современные гидротранспортные установки имеют системы автома­тики и телеуправления, которые позволяют с одного пульта управ­лять гидротранспортной системой и осуществлять контроль за работой всех механизмов (насосов, питателей, смесителей и т. д.). В дальнейшем будут разработаны системы автоматизации и телеуправления, обеспечи­вающие поддержание оптимального режима работы гидротранспорта.

21.3. Расчет основных параметров

При расчете гидротранспортных установок по заданным объемам или производительности, характеристике груза (плотности, грануломет­рическому составу и др.), характеристике трассы (длина, высота подъе­ма, наличие горизонтальных и вертикальных поворотов и т. д.) определя­ют необходимую скорость движения пульпы, потребное количество воды, диаметр трубопровода, сопротивления движению и потребный на­пор или давление для их преодоления, производительность насоса и мощ­ность двигателя, а в самотечных установках – размеры желоба и необ­ходимый уклон.

При определении скорости, напора или давления несущей среды пер­востепенное значение имеют физико-механические свойства транспор­тируемого материала, особенно крупность частиц, которые разделяются на три основные группы: кусковые – с размерами кусков более 40 мм, крупнозернистые – 6-40 мм и мелкозернистые – 2-6 мм; грубодисперсные (песчаные частицы) с размерами частиц 0,15-2 мм; тонкодис­персные (пылевидные) с размерами частиц меньше 0,15 мм. Перемеще­ние по горизонтальному трубопроводу во взвешенном состоянии проис­ходит благодаря турбинному движению потока с градиентом скоростей, при изменении скоростей в поперечном сечении от минимальных значе­ний у стенок до максимального ближе к оси.

Силы, поддерживающие частицы при турбинном движении, являются функцией продольной скорости потока и возрастают с его увеличением. Поэтому скорости потока гидросмеси в трубах в общем случае должны быть не меньше некоторого определенного значения и тем больше, чем больше размеры и плотность частиц груза.

Расчет напорного транспорта. Зная заданную производительность по твердому материалу, производительность установки

где Q – сезонная производительность по объему твердого материала в целике, м; т – коэффициент пористости материала (т =0,2÷0,3); q – удельный расход воды (для легких грунтов q=3÷4 м3/м3, для тяжелых грунтов q=5÷12 м3/м3 в зависимости от содержания гравия); Т – фонд чистого времени за сезон, ч; К – коэффициент использования гидрооборудования во времени (К=0,65÷0,75).

Диаметр трубопровода определяют из условия неразрывности потока:

где v – рабочая скорость гидросмеси, равная (1,1-1,2)vкр, м/с.

После выбора диаметра трубопровода согласно государственному стандарту определяют фактическую скорость гидросмеси и проверяют соблюдение условия v>vкр.

Для определения необходимого напора гидроустановки находят суммарные потери напора в трубопроводах, которые складываются из потерь на всасывание hВС, потерь на трение по длине трубопровода hТР, потерь на подъем гидросмеси hП, местных потерь hМ и остаточного напора на конце трубопровода hОС

Потери на всасывание равны сумме потерь на подъем гидросмеси от уровня думпфа до оси землесоса и потерь на трение во всасывающем трубопроводе hВС:

где Z1 – разность отметок от оси землесоса и уровня гидросмеси в зумпфе, м;

– плотность гидросмеси, т/м3.

При приближенных расчетах потери на трение во всасывающем тру­бопроводе можно принимать 2-3 м. Потери на подъем гидросмеси

где Z2 – разность отметок оси землесоса и выпуска гидросмеси на отвал, м;

где – плотность гидросмеси;,

– плотность материала в плотном теле (для песчано-гравийных грунтов =2,65 т/м3).

Если задана объемная концентрация гидросмеси S, т. е. отношение объема твердых частиц к объему гидросмеси, то ее плотность

где S – объемная концентрация гидросмеси

– плотность воды (=1).

Потери на трение по длине трубопровода определяются в зависимо­сти от вида гидросмеси и крупности транспортируемого материала:

где , – соответственно потери на горизонтальных и вертикальных участках: = iГОР lГОР; iГОР – удельные потери напора на горизонтальном участке на 1 м длины, кПа/м; lГОР – общая длина горизонтальных участков, м:

=; i0 – удельные потери при движении чистой воды, кПа/м.

Потери на трение при транспортировании неоднородных гидросме­сей с разнофракционным составом грунта и наличием кусковых материа­лов можно определить по формуле Трайниса:

где К-эмпирический коэффициент (для тяжелых горных пород К=1,4, для легких материалов К=1,9); – коэффициент сопротивления свободному па­дению частиц в воде, ; С – коэффициент, учитывающий влияние мелких фракций (при отсутствии классов, мельче 1-2 мм, С= 1), при наличии мелких классов ; – содержание мелких фракций, % (уголь 3 мм, порода 2 мм, руда менее 1 мм).