книги из ГПНТБ / Барон, Л. И. Износ и защита внутренних поверхностей угольных бункеров

Нашиваемого данным сыпучим. Образцы перед установкой в бун­ кер взвешивают.

После пропуска через бункер (в процессе нормальной его экс­ плуатации) определенного количества сыпучего материала образ­ цы взвешивают повторно и определяют их потерю веса (в грам­ мах), которая и будет характеризовать величину износа эталон­ ного материала.

Вторая серия экспериментов проводится на лабораторном при­ боре, воспроизводящем характер и величину изнашивающих экс­ плуатационных воздействий в бункере. Загружаемый в бункер и проходящий через него сыпучий материал может оказывать на внутренние поверхности бункера следующие виды изнашивающих воздействий: ударное, истирающее, комбинированное — ударное и истирающее. Поэтому в зависимости от характера воздействий сыпучего материала на внутренние поверхности исследуемого бункера в натуре лабораторный прибор тоже должен воспроиз­ водить одно из перечисленных выше трех воздействий. На таком приборе испытываются образцы из эталонного материала — ана­ логи образцов, устанавливаемых в исследуемом натурном бункере. При этом интенсивность изнашивающих воздействий в приборе должна быть более высокой, чем в бункере.

Показания прибора, при которых величина износа образца окажется равной величине износа аналогичного образца в натур­ ном бункере, и явятся характеристикой изнашивающего эксплуа­ тационного воздействия. За численный показатель величины на­ званного воздействия принимается ’отношение показания лабора­ торного прибора к количеству сыпучего материала, прошедшего через бункер.

Зная величину изнашивающего эксплуатационного воздействия, можно испытать на лабораторном приборе различные строитель­ ные материалы, из которых изготовляются внутренние поверхно­ сти бункеров или их футеровка, и определить их износ, вызван­ ный прохождением через бункер определенного количества сыпу­ чего 'материала. Имея такие данные, можно легко подобрать ма­ териал и рассчитать конструкцию футеровки, которая будет соот­ ветствовать реальным изнашивающим эксплуатационным воздей­ ствиям на протяжении проектируемого срока службы бункера.

Отметим, что аналогичным приемом пользуются при исследо­ ваниях закономерностей изнашивания трубопроводов гидротран­ спортных систем [56]. В последние устанавливают вставки из отно­ сительно легкоизнашиваемых материалов, по потере веса которых определяют влияние исследуемых факторов на величину износа. В качестве легкоизнашиваемых материалов часто применяют мед­ ные цилиндрические вставки.

По описанной выше методике К. Д. Марковым и А. М. Гиржелем [47, 48] были проведены исследования величин изнаши­ вающих эксплуатационных воздействий на внутренние поверхно­ сти угольных бункеров.

•112

Как указывалось в главе I, в бункерах для мелкого и рядо­ вого угля имеют место большие отложения последнего па наклон­ ных стенках днища. Эти отложения предохраняют внутренние по­ верхности бункера ют воздействия ударов при его загрузке и исти­ рания при разгрузке, так как оно, как правило, происходит по нормальному виду истечения.

Все это позволяет утверждать, что изнашивающие эксплуата­ ционные воздействия на внутренние поверхности бункеров для рядового и мелкого угля пли незначительны по величине, или их вообще нет. В связи с изложенным величины изнашивающих экс­ плуатационных воздействий на внутренние поверхности бункеров для мелкого и рядового угля не определялись.

Согласно существующей классификации по размерам кусков [27] каменных углей и антрацитов, их разделяют иа следующие классы крупности: +100, 50—100, 25—50, 13—25, 6—13 и менее

6 мм. Кроме того, обогатительные фабрики часто отгружают по­ требителям концентрат угля с кусками крупностью 13—100 мм. В соответствии с этим изнашивающие эксплуатационные воздейст­ вия на внутренние поверхности угольных бункеров были опреде­ лены для углей первых четырех из числа указанных классов круп­ ности, а также для фракций, соответствующих крупности концен­ трата (13—100 мм).

Натурные исследования проводились на бункерах для цен­ тральных обогатительных фабрик Донбасса: Шахтерской ЦОФ комбината Шахтерскантрацит и Селидовской ЦОФ треста Донецкуглеобюгащение.

Шахтерская ЦОФ обогащает антрацит, а Селидовская ЦОФ — каменный уголь марки Г. На Шахтерской ЦОФ величины изна­ шивающих эксплуатационных воздействий на внутренние поверх­ ности бункеров определяли для четырех классов крупности ан­ трацита + 100, 50—100, 25—50 и 13—25 мм, а на Селидовской ЦОФ — для концентрата крупностью 13—100 мм.

Данные о геометрической форме, схемах загрузки и состоянии внутренних поверхностей бункерных установок приведены в гла­ ве I. Выбор объектов для проведения исследований был обуслов­ лен следующими факторами:

в указанные бункера поступают угли, обладающие разными свойствами и, в частности, различной абразивностью;

бункера по своим размерам, форме, местам расположения из­ ношенных поверхностей и ряду других показателей типичны для бункеров как уже построенных за последние 10—15 лет на шах­ тах и углеобогатительных фабриках, так и строящихся в настоя­ щее время;

исследуемые бункера Шахтерской ЦОФ загружаются как с конвейера, так и по наклонной точке, при этом уголь падает в бункер вертикально и движется по криволинейной траектории (при загрузке по наклонной течке);

на Шахтерской и на Селидовской ЦОФ имеется по нескольку

однотипных бункерных ячеек для разных классов крупности угля. Это позволило производить исследования, не нарушая режима ра­ боты фабрики.

По результатам как натурного обследования бункерных уста­ новок, так п лабораторных опытов на моделях трем различным зонам износа, очевидно, должны соответствовать п три характер­ ные зоны, имеющие различную интенсивность, изнашивающих эксплуатационных воздействии [46]. Это определило необходимость

Программа работ по исследованию изнашивающих эксплуата­ ционных воздействий на внутренние поверхности угольных бунке­ ров состояла из двух серий опытов. Первая проводилась на из­ бранных действующих угольных бункерах, в которых определяли износ образцов из эталонного футеровочного материала в резуль­ тате изнашивающих эксплуатационных воздействий. Вторая серия выполнялась на лабораторной установке, имитировавшей характер изучаемого воздействия. Для сокращения затрат времени на про­ ведение экспериментов для обеих серий опытов был принят эта­ лонный материал с относительно низкой износостойкостью. В ка­ честве такого футеровочного материала был принят цементнопесчаный раствор. Поскольку в разных зонах имели место различ­ ные изнашивающие эксплуатационные воздействия, то цементно­ песчаный раствор для изготовления образцов был принят пяти

нейшего, предел прочности на сжатие определял и износостойкость образцов из цементно-песчаного раствора. В табл. 25 приведены составы цементно-песчаных растворов, из которых были изготов­ лены образцы — плитки размером 130x100x25 мм (рис. 62).

Образцы из раствора состава № 5 были изготовлены на стан­ дартном Вольском песке, а образцы из растворов остальных со­ ставов— на горном мелкозернистом песке. При изготовлении об­ разцы всех составов, за исключением образцов из раствора соста­ ва № 1, подвергали вибрированию продолжительностью 30 сек.

114

в двух зонах: верхние — во второй зоне изнашивающего эксплуа­ тационного воздействия, нижние — на границе первой п второй зон. На рисунке хорошо видна кирпичная футеровка бункера, а также стальной лист, установленный в том месте, где футеровка была полностью изношена и оголилась арматура бетонной стенки.

На рис. 65 показаны места установки п взаимное расположе­ ние рамок с образцами антрацита классов 50—100 п 25—50 мм в бункерах на Шахтерской ЦОФ.

Места установки рамок с образцами определялись схемой за­ грузки бункера, местом падения угля при загрузке и требованием установки рамок с образцами во всех трех зонах.

В каждом из исследовавшихся бункеров одновременно нахо­ дились четыре рамки, содержащие 16 образцов. Были проведены три серии экспериментов, в каждом бункере побывали три партии образцов. Каждая партия образцов испытывалась от 2 до 6 ме­ сяцев. За время экспериментов было исследовано 240 образцов — плиток.

В разных зонах изнашивающего эксплуатационного воздейст­ вия были установлены образцы — плитки, обладавшие разной из­ носостойкостью. Так, в первой зоне были установлены образцы —

следнего прекращали, полностью разгружали бункер, вынимали стоявшие в нем образцы и устанавливали новую партию образцов.

116

как выбоины и неровности от ударов, так и довольно плавные линии износа от трения при истечении угля. Образцы — плитки (см. рис. 67) находились во второй зоне, где действовало только истирание, вызванное истечением антрацита. Износ виден лишь на втором справа образце, который был изготовлен из раствора со­ става № 1, обладавшего наименьшим сопротивлением износу. На находившихся рядом образцах, изготовленных из раствора соста­ ва № 3, следов износа не отмечено.

В табл. 26 приведены средине значения потерн веса образ­ цов— плиток, установленных в исследуемых бункерах.

Т а б л и ц а 26

Величина изнашивающего эксплуатационного воздействия угля на бункер зависит от высоты и траектории падения кусков при загрузке, а также от свойств угля, в первую очередь от абразив­ ности. Кроме того, на износ влияет величина емкости бункера, которую необходимо заполнить, чтобы прекратилось ударное воз­ действие падающих кусков угля на внутренние поверхности бунке­ ра. В исследуемых бункерах эти параметры не всегда были оди­ наковыми. Поэтому целесообразно привести все данные к одина­ ковым условиям, а именно — к одному коэффициенту абразивно­ сти угля, одинаковой высоте его падения в бункер и к равной ем­ кости, которую требуется заполнить для прекращения ударных воз­ действий на внутренние поверхности. За основу были приняты ус­ ловия изнашивания в бункерах для антрацита крупностью +100, 50—100 и 25—50 мм. В этих бункерах высота падения антрацита

118

равна б м, а емкость бункера, которую необходимо заполнить для прекращения ударных воздействий па внутренние поверхно­ сти, 1/| = 2 м3.

В бункере для антрацита крупностью 13—25 мм высота паде­ ния (пересчитанная по скорости в момент удара о стенку) тоже

ми методами испытаний строительных материалов иа износ яв­ ляются испытания на круге истирания ЛКП-2 в соответствии с ГОСТ 6787—69 и в полочном барабане (ГОСТ 8269—64). Одна­ ко ни тот ни другой метод не отвечают характеру изнашивающих эксплуатационных воздействий в бункерах.

Исследования позволили сделать вывод, что для рассматри­ ваемой цели наиболее подходят испытания материалов в бара­ банном приборе, предложенном К. Д. Марковым и А. М. Гиржелем [47, 48]. Принципиальная схема прибора показана на рис. 68. Прибор состоит из вращающегося вокруг продольной оси сталь­ ного пустотелого барабана диаметром и длиной по 400 мм с ок­ ном для засыпки изнашивающих тел и установки испытываемого образца. В качестве изнашивающих тел используют стальные ци­ линдрики диаметром 12 мм и длиной 17 мм. При вращении бара­ бана ролики собираются на полках и затем падают на испыты­ ваемый образец, ударяя и истирая его.

Для установления оптимальных углов наклона полок и их по­ ложения по отношению к испытываемому образцу, который кре­ пится к крышке барабана, вместо металлической торцовой стенки была установлена стенка из плексигласа, через которую легко бы­ ло наблюдать за траекториями падения роликов при вращении

119

120

Продолжение табл. 27

барабана. На основании этих наблюдений выбрано положение по­ лок и их наклон. При этом основным требованием было то, что­ бы максимальное число роликов ударяло по образцу, когда он расположен под углом к горизонту.

Необходимое число роликов для засыпки в барабан опреде­ лялось исследованием влияния указанного параметра на износ образцов. Рациональным числом роликов признавалось такое, при котором износ образца был максимальным. Исследования пока­ зали, что с увеличением числа роликов в барабане до 600 износ образцов возрастал. Дальнейшее увеличение числа роликов на величину износа существенно не влияло. Поэтому в дальнейших экспериментах в барабан загружали по 600 роликов. Барабан вращался со скоростью 34 об/мин.

В барабане испытывались точно такие же образцы — плитки, которые исследовались на износ в действующих бункерах. Испы­ тания в барабане заключались в следующем. Образцы взвешива­ ли с точностью до 1 г и устанавливали в барабан. После опреде­ ленного времени вращения барабана (2, 4, 6, 8 и 10 мин) образ­ цы извлекали и взвешивали повторно, чтобы установить потерю веса за время вращения. Было испытано по 50 образцов — плиток

121