Совершенствование очистителей рабочих жидкостей насосов с использованием гидроэлектрических технологий (стр. 1 )

Донбасский государственный технический университет

на правах рукописи

УДК 628.16.067:66.067.3

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОЧИСТИТЕЛЕЙ

РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ НАСОСОВ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

05.05.17 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель

профессор, кандидат технических наук

Сумы

2009
СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений

ВВЕДЕНИЕ. 6

РАЗДЕЛ 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, АКТУАЛЬНОСТЬ
ТЕМЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.. 13

1.1. Влияние степени очистки жидкостей на
характеристики гидравлических систем. 13

1.2.Источники поступления загрязнений в
гидравлическое оборудование, их классификация
и уровни загрязненности. 16

1.3. Требования к чистоте жидкостей используемых
в гидромашинах. 20

1.4. Методы и устройства очистки жидкостей. 25

1.5. Насосы, требования к очистителям их рабочих жидкостей. 39

1.6. Выводы и задачи исследования. 43

РАЗДЕЛ 2 СОЗДАНИЕ ОЧИСТИТЕЛЕЙ,
НЕ ИЗМЕНЯЮЩИХ УРОВЕНЬ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ ПОТОКА ОЧИЩАЕМОЙ ЖИДКОСТИ
И ЗАЩИЩАЮЩИХ СИСТЕМУ ОТ
ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ.. 46

2.1. Математическое моделирование процессов
кондиционирования жидких сред в магнитном
и электрическом поле. 46

2.2. Экспериментальные исследования очистки
жидкостей электрическим и магнитным полем. 93

2.3. Выводы.. 113

РАЗДЕЛ 3 РАЗРАБОТКА ОЧИСТИТЕЛЕЙ
РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ДИНАМИЧЕСКИХ НАСОСОВ.. 115

3.1. Разработка входных очистителей перекачиваемой
среды при повышении всасывающей способности
динамических насосов. 115

3.2. Разработка очистителей, встроенных в системы охлаждающей и смазывающей жидкости динамических насосов. 123

3.3. Разработка способа защиты щелевых уплотнений
динамических насосов путем использования
гидродинамического эффекта разделения фаз рабочей жидкости. 127

3.4. Внедрение результатов разработки. 134

3.5. Выводы.. 135

ВЫВОДЫ.. 136

ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………...138

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВAННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 144

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Геометрические характеристики.

- масса частицы,

- масса жидкости,

- диаметр частицы,

Кинематические характеристики.

- локальная средняя массовая скорость жидкости,

- давление,

- скорость частицы,

- скорость жидкости,

- внешняя потенциальная сила, действующая на частицу,

- объем частицы загрязнений,

- система координат сплющенного эллипсоида.

Электрическические характеристики.

- пондеромоторная сила,

- магнитная восприимчивость частицы загрязнений,

- напряженность магнитного поля в произвольном месте витка,

- напряженность магнитного поля в отверстии,

- напряженность магнитного поля в диске,

– поперечная составляющая пондеромотроной силы

- поперечная составляющая скорости движения жидкости

- напряженность магнитного поля,

- напряженность поля на оси соленоида,

- сила тока,

– количество витков.

– длина обмотки соленоида, расстояние между улавливающими дисками; расстояние между сечениями потока, длина внутренней трубы

Свойства жидкости.

- динамическая вязкость жидкости;

– плотность;

– кинематический коэффициент вязкости.

Сокращения.

ПДК – предельно допустимая концентрация,

СУ – система управления,

ППД поддержание пластового давления,

СОЖ – смазоно-охлаждающая жидкость,

АЗЛК – автомобильный завод им. Ленинского комсомола,

АвтоВАЗ – Волжский автомобильный завод,

ОСМП – очиститель со сложной конфигурацией магнитного поля,

пол – полезный,

нас – насоса,

г – гидравлический.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Чистота используемых в технологическом процессе жидкостей имеет решающее значение для качества продукции, производительности оборудования, долговечности и надежности его работы, сокращения трудозатрат на обслуживание. Недопустимо большая крупность частиц загрязнений в жидкостях является причиной 80% аварий на промышленных предприятиях. Превышение крупности загрязнений в жидкости в 4 – 8 раз существенно снижает ресурс работы гидравлических систем. Более значительное отклонение уровня загрязнения от допустимых сокращает работоспособность гидравлических систем в 50 и более раз.

В системах охлаждения и пылеподавления на предприятиях и непосредственно в оборудовании “забиваются” загрязнениями практически все форсунки как технологические, так и обеспечивающие безопасность труда. Кроме того, по некоторым данным, около 30% всех затрат энергии расходуется на предприятиях металлургического и топливно-энергетического комплекса на компенсацию излишних затрат связанных с ухудшением теплового отвода от работающего оборудования из-за оседания в нем механических примесей.

Применяемые в промышленности очистители в связи с постоянно растущими требованиями к чистоте жидкостей, увеличивают затраты на обслуживание, которые растут по мере появления новых прогрессивных технологий, повышения требований к качеству выпускаемой продукции. Не менее сложные проблемы возникают с обеспечением населения и промышленности чистой питьевой и технической водой. При этом в некоторых случаях требования к охлаждающей воде гораздо выше и зачастую имеют более жесткие показатели, чем даже для питьевой воды [98, 15]. Отклонения здесь возможны в очень узком интервале [72, 12]. Более того, существуют научные и технические проекты, реализация которых сдерживается отсутствием экономически рациональных методов получения воды нужного качества. Даже находясь в районах, где достаточное количество воды, ни одно современное предприятие не в состоянии обойтись без оборотного водоснабжения, поскольку использованная в технологическом процессе вода становится, как правило, непригодна для сброса в среду обитания без предварительной очистки.

Существует три принципиально разных метода очистки жидкостей от механических примесей: механическая очистка, т. е. задержка частиц примесей с помощью пористых перегородок; очистка в силовых полях (магнитных, гравитационных, гидравлических, электростатических, центробежных) и гидродинамическая комбинированная, суть которой заключается в разделении механических примесей по крупности в зависимости от результирующей воздействия на частицы, вблизи механической перегородки, разнонаправленных силовых полей. Создание последнего метода связанно с работами Донбасского технического университета выполняемых с 70-х годов прошлого столетия.

Поскольку источником сил, действующих на частицу, могут быть пневмогидравлические потоки и пондемоторные электромагнитные силы, в случае комплексного применения гидродинамических и электромагнитных полей для создания промышленного оборудования можно говорить об применении электрогидравлических технологий для разделения двухфазных жидкостей, или в более узком применении, для очистки жидкостей от механических примесей.

В связи с этим задача совершенствования систем очистки жидкостей и разработка новых методов и устройств очистки, которой посвящена настоящая работа, является актуальной.

Связь работы с научными программами, планами, темами.

Диссертационная работа является частью научной программы Донбасского государственного технического университета (ДонГТУ), в частности Отраслевой лаборатории смазочных материалов и рабочих жидкостей Минуглепрома Украины при ДонГТУ, направленной на разработку средств и способов очистки рабочих жидкостей. Автор работы являлся ответственным исполнителем по госбюджетной работе ДР 0100U001278 “Розробка теорії автономної саморегенеруючої очистки з використанням гідродинамічних процесів для розподілу двофазних рідин”с 1999 года по 2000 год и по госбюджетной работе ДР 0101U003565 “Збільшення ресурсу та зниження працевтрат на експлуатацію водогрійного обладнання за рахунок комплексної очистки подаваної води” с 2001 года по 2003 год.