Совершенствование очистителей рабочих жидкостей насосов с использованием гидроэлектрических технологий (стр. 3 )

Там же указывается, что для питательных насосов, для которых предполагается подача предварительно очищенной воды, надежная система защиты от загрязнений также является наиболее актуальной задачей. «Для питательных насосов требуемое стандартами время наработки на отказ 6300 часов, ресурс до капитального ремонта 20000÷30000 часов». Чтобы обеспечить требуемые показатели надежности при работе насоса с малыми радиальными зазорами необходимо использовать материалы, стойкие против задирания при возможных контактах уплотняющих поверхностей и при попадании в зазор твердых частиц. Материалы уплотнений должны также обладать высокой коррозионной и эрозионной стойкостью. Снижение КПД из-за увеличения зазоров в уплотнениях рабочих колес – основная причина вывода насоса в капитальный ремонт». Таким образом, высокая загрязненность перекачиваемой жидкости, а из нее, как правило, поступает жидкость, протекающая через щелевые уплотнения, является не только причиной низкой надежности гидродинамических машин, но и снижения их производительности и увеличения энергозатрат.

Еще одной «болевой точкой», связанной с наличием твердых частиц в жидкости, являются торцевые уплотнения, выполненные по принципу гидростатических опор, а также большинство типов разгрузочных устройств насосного и компрессорного оборудования, поскольку в том или ином виде в этих устройствах имеются дросселирующие зазоры, плавающие кольца, рабочие режимы работы которых зависят от величины зазора, определяемого допустимой величиной изнашивающих частиц.

Особенно важное значение кондиционирование (понимая под этим поддержание качества жидкости) имеет для насосов, перекачивающих перегретые, радиоактивные, токсические, взрывоопасные, легко воспламеняющиеся и подобные жидкости, выход жидкости которых из корпуса недопустим. В этом случае к концевым уплотнениям от внешнего источника подводится нейтральная запирающая (затворная) жидкость, давление которой на 0,5÷1,0 МПа превышает давление жидкости перед уплотнением. Запирающая жидкость перед подачей в уплотнение, как правило, охлаждается и очищается. Появляется сложный вспомогательный узел, который называется затворным концевым уплотнением [63].

Изменение размеров зазоров в импеллерах также напрямую зависят от степени абразивности и наличия в жидкости твердых включений. Разработке специальных насосов для перекачки многофазных жидкостей посвящена работа [120].

Выпуск насосов для перекачивания жидкостей с посторонними включениями предприятиями Украины до 1993г. вообще не производился, а выпускаемые в настоящее время охватывают лишь небольшую часть требуемых для различных отраслей применения [37, 38]. Этим, несмотря на наличие на Украине более 80 промышленных предприятий, выпускающих динамические машины, и притом, что Украина является мировым центром выпуска этого оборудования, можно объяснить большое количество динамических машин закупаемых для отечественных нужд за рубежом.

С учетом перечисленных выше факторов настоятельной задачей гидромашиностроения является создание устройств очистки перекачиваемой жидкости от механических примесей. Конечно, устройства эти должны быть надежными, простыми по конструкции, не требовать дополнительного технического обслуживания, срок службы их должен быть гарантированно выше срока службы основного оборудования.

В этих условиях, по нашему мнению, отпадает необходимость в создании большого количества специализированного оборудования, во много раз увеличивается надежность выпускаемых машин, снижется объем ремонтных работ и т. п.

Поставленная задача может быть решена двумя путями:

– очищать с высокой тонкостью очистки только жидкость, непосредственно проходящую через дроссельные зазоры как в торцевых опорах, в плавающих дисках и щелевых уплотнениях, и подающуюся во вспомогательные устройства (неполнопоточные очистители);

– очищать всю перекачиваемую жидкость (полнопоточные очистители).

В первом случае значительно повысится надежность и работоспособность самих динамических машин, понизятся энергозатраты на передачу жидкостей, а также трудозатраты на обслуживание этих машин.

Во втором случае у динамических машин появится новое качество: повышение параметров самой перекачиваемой жидкости, подаваемой потребителю. Как правило, для последних снижение загрязненности получаемого продукта (жидкости) является важным техническим и экономическим фактором. В большинстве случаев полученная жидкость нуждается в последующей очистке.

1.2.Источники поступления загрязнений в гидравлическое оборудование, их классификация и уровни загрязненности

Уровень загрязненности и природа частиц загрязнений, находящихся в жидкостях зависят от количества и интенсивности работы источников поступления загрязнений. Загрязнения, поступающие от разных источников в жидкость можно разделить на несколько классов:

- атмосферная пыль – с различной интенсивностью попадает в жидкость на всех этапах ее существования: при изготовлении жидкости, в процессе ее транспортировки, хранения, заливки и эксплуатации. На некоторых этапах, с помощью применения специальной тары и совершенных дыхательных устройств, поступление пыли может быть сведено к минимуму. Состав пыли может быть самым различным как в качественном, так и в количественном отношениях, и зависит, в основном, от местных условий. В связи с непрерывностью поступления пыли на всем пути следования жидкости до пункта применения, наиболее рациональным местом очистки жидкости от этого загрязнителя является точка заливки жидкости в пункте ее применения;

- загрязнения, образующиеся при производстве жидкости, представляют собой: остатки не прореагировавших компонентов, отбеливающих глин и других типов наносных загрязнений; загустевшие частицы или частицы осадка, образующегося при химических процессах. К этим загрязнителям следует отнести и частицы песка, ила и другие частицы, которые содержатся в добываемых жидкостях, например, в воде или нефти. Отделение этих загрязнений наиболее рационально в местах приготовления или добычи жидкостей;

- инкреторные загрязнения – это загрязнения, возникающие в жидкостях в процессе их хранения, транспортировки и эксплуатации и обусловленные процессами старения, окисления жидкостей с образованием, например, смол, асфальтенов, полимеризовавшихся продуктов и т. д. Отделение этих загрязнений должно происходить при заливке жидкостей в агрегаты или машины [79];

- загрязнения, попадающие в жидкость от оборудования. Обычно это притирочные пасты, стружка, остатки ветоши и другие заводские загрязнения, остающиеся в полостях гидравлических и других агрегатов после их изготовления. Наиболее рационально их удаление на заводах – изготовителях с помощью операций технологической промывки [78]. К этому же классу загрязнений можно отнести все виды частиц, попадающих в промывочные жидкости или смазочно-охлаждающие жидкости, при отмывании полостей цистерн и других емкостей или при омывании обрабатываемых деталей. В последнем случае уровень загрязненности может быть довольно высоким;

- загрязнения, являющиеся продуктами изнашивания в процессе приработки деталей, узлов или машин. Целесообразнее всего удалять в процессе приработки на специальных приработочных стендах и выполнять лучше всего это в заводских условиях;

- продукты изнашивания, получаемые в процессе эксплуатации. Кроме конструктивных и нагрузочных факторов, в большей мере на интенсивность образования этих видов загрязнений влияет чистота используемой жидкости и эффективность действия устройств для очистки жидкостей. При достижении определенной концентрации загрязнений в жидкости может наступить лавинообразное изнашивание деталей, при котором наблюдается интенсивное накопление продуктов изнашивания. Отделение продуктов изнашивания производится с помощью устройств очистки, встраиваемых в оборудование, а при недостаточной эффективности этих устройств необходимо применение промышленных систем, позволяющих осуществлять эту операцию без демонтажа оборудования в условиях эксплуатации.

В процессе работы машин происходит изменение гранулометрического состава загрязнений. Это связанно с постоянным энергетическим воздействием на частицы, поэтому количество и доля мелких частиц постоянно увеличивается. Необходимо отметить особый состав отработанных жидкостей, так как они характеризуются не только высокой концентрацией загрязнений, но и высоким содержанием мелкодисперсной фазы, представляющей особые трудности для улавливания очистителями, а также значительным содержанием продуктов разложения, окисления и полимеризации компонентов жидкостей.

Большое количество источников поступления загрязнений и недостаточность существующих мер защиты от них являются причиной довольно высокого фактического содержания механических примесей в жидкостях. Например, в литературе отмечают, что максимальное количество загрязнений в моторных маслах составляет 0,123%, в северной климатической зоне 0,13%, в средней климатической зоне 0,145%, в южной может достигать 0,92% в зависимости от состояния оборудования [50].

Высокий уровень загрязненности жидкостей, применяемых в горнодобывающем оборудовании, обусловлено большим уровнем запыленности, характерным для добывающих производств. Значительное накопление частиц загрязнений отмечается уже в процессе транспортировки “свежей” жидкости к агрегату. По результатам исследований в масляной ванне уже в начале эксплуатации появляются частицы породы и угля размером до 200 мкм [68]. На складах Минуглепрома Украины концентрация механических примесей находится в пределах 0,012-0,022%, что соответствует аналогичным данным по другим отраслям промышленности. На складах рудоремонтных заводов содержание механических примесей в рабочих жидкостях доходит до 0,045%, на складах заводов-изготовителей гидравлических горных машин – 0,015-0,035%. Крупность частиц в рабочих жидкостях, хранящихся на заводах-изготовителях, рудоремонтных заводах, угольных шахтах и других аналогичных предприятий достигает 75 мкм. Эти рабочие жидкости можно отнести к 12 - 17 классу чистоты по ГОСТ 17216-71. На участковых складах содержание механических примесей в жидкостях для гидросистем достигает 0,06%, а в момент заливки в машину составляет уже 0,122%.

Повышенные утечки в горном оборудовании и связанные с ними доливки являются причиной быстрого накопления загрязнений в ваннах гидравлических систем. Исследования состояния рабочих жидкостей в гидравлических системах комбайнов РКУ показали весьма высокое содержание механических примесей как в рабочих, так и в смазывающих жидкостях [112].