книги из ГПНТБ / Лобанов, Д. П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ учеб. пособие

При гидравлическом транспорте абразивных материалов, в том числе дробленых кусковых пород, применяют специальные армиро­ ванные или стальные трубы, внутренняя поверхность которых подвергается упрочению закалкой токами высокой частоты и др. Армированные (базальтом, стальными вкладышами и др.) трубы имеют чрезмерно большой вес, а эксплуатация их затрудняется при нарушении армировки. Поэтому в отечественной практике трубы, армированные базальтом, нашли применение только для

из особо прочных сталей с высококачественной сваркой трубопро­ водов. Начинают внедряться алюминиевые трубы. Установлено, что трубы из стали с добавкой ниобия дают снижение стоимости сооружения магистрального трубопровода диаметром 500 мм не менее чем на 12%, при этом уменьшается расход металла на 25% (для давлений 7 -106 Н /м 2 толщина труб диаметром 500 мм умень­ шается с 7,12 до 6,35 мм).

Широкое применение находят гофрированные, армированные

вибрации и достигается более компактное расположение оборудо­ вания. Внедряются биметаллические трубы.

231

И з н о с т р у б о п р о в о д о в определяется в первую очередь видом перемещаемых материалов (крупностью, твердостью и дру­ гими физико-механическими свойствами). Опыт показывает, что сроки службы труб (и желобов), изготовленных из Ст.З и Ст.20, диаметрами 250—350 мм ориентировочно составляют (для скоростей, близких к критическим) в среднем на 1 мм толщины стенки:

для рядовых углей шахт — от 25 до 35 тыс. т (при наличии куско­ вых пород);

для дробленых коренных пород — от 10 до 15 тыс. т; для кварцевых песков (разнофракционных) — от 100 до 150 тыс. т; для мелкоизмельченных углей — до 5—6 млн. т;

для концентратов руд и хвостов цветных металлов — от 1 до

1.5 млн. т.

При этом следует учитывать, что с увеличением диаметров труб износ уменьшается примерно пропорционально корню квадратному из их отношений. Износостойкость стальных высокоуглеродистых труб повышается по сравнению с трубами из обычной стали в 1,4— 1.5 раза, а термически закаленных труб — в 1,75 раза. Срок службы технологических трубопроводов увеличивается при регулярном поворачиванип труб (для достижения равномерности изнашивания стенок) на 90° в 1,5—3 раза — для крупных и мелких материалов. Рекомендуется предусматривать не менее чем трехкратное повора­ чивание труб. При тщательной прокладке вертикальных трубо­ проводов срок службы толстостенных труб (по 14 мм) составляет не менее 2—3 лет. Футерованные трубы и колена имеют в 2—3 раза больший срок службы; биметаллические трубы — в 2—2,5 раза.

На изнашивание труб значительное влияние оказывают условия эксплуатации (периодичность работы, качество монтажа, содержа­ ние pH в воде, свойства материалов в воде и т. п.). Поэтому в особо ответственных случаях требуются предварительные испытания на стендах по уточнению сроков службы труб на конкретных мате­ риалах.

Трубопроводы выполняются в соответствии с инструкцией по устройству, испытанию и эксплуатации. Особое внимание сле­ дует обращать на качество монтажа трубопроводов. Например, на установках шахтного гидротранспорта угля износ на стенки прямолинейных отрихтованных участков труб D — 300 мм оцени­ вается пропуском 200 тыс. т угля класса 0—25 мм, а на искривлен­

пуске в ход и регулировании работы транспортных систем. Широко используют задвижки типа «лудло» с выдвижным шпинделем диа­ метром от 200 до 400 мм, а такя«е однодисковые задвижки, вентили и др. Они рассчитаны на давление до 15 •105 Н /м 2 и изготавливаются из чугуна. Шиберные задвижки диаметром более 400 мм имеют привод от электромотора. Однако стандартные задвижки имеют малый срок службы. Уже при перемещении 10 тыс. м3 крупнозер­ нистых песков они теряют герметичность; срок их службы оценива­

232

ется перемещением 20—30 тыс. м3 таких материалов. Небольшой срок службы шиберных задвижек и вентилей объясняется тем, что их конструкции не приспособлены для условий эксплуатации трубопроводов гидравлического транспорта и предназначены в основ­ ном для водопроводных систем.

Для гидротранспортных установок в отечественной практике и за границей внедряются задвижки с выдвижным устройством, выполненным в виде резиновой износоустойчивой оболочки (рис. 106). Задвижка состоит из корпуса 1, резиновой оболочки 2, шибера 3,

Рпс. 106. Задвижка с шибером-диафрагмой:

1 — корпус; 2 — диафрагма; з — шибер; 4 — шпиндель; о — штурвал; в — гаНка

выполненного зацело со шпинделем 4, и маховика 5 с шаровой гайкой 6. Внутренняя цилиндрическая часть корпуса перекры­ вается резиновой оболочкой из листовой износоустойчивой резины.

При вращении маховика в одну сторону опускается шпиндель с заслонкой, которая нажимает на резиновую оболочку и перекры­ вает проходное сечение трубы. При вращении маховика в противо­ положную сторону шпиндель с заслонкой поднимаются, вследствие чего резиновая оболочка под давлением гидросмеси плотно прилегает к стенке корпуса.

Задвижки, имеющие эластичную резиновую оболочку для умень­ шения поперечного сечения трубы, обеспечивают (но сравнению с шиберными задвижками) более плавное очертание местного суже­ ния трубы, причем прочная резиновая оболочка препятствует про­ никновению твердых частиц в зазоры трущихся поверхностей.

233

Для высоконапорного гидравлического транспорта, особенно с гидравлическими питателями, осваиваются специальные задвижки (и затворы) с водяной промывкой. Р1нститутом ВНИИГидроуголь для таких условий создана поршневая задвижка с электроприводом. Задвижка предназначена для перекрывания транспортных трубо­ проводов с односторонним рабочим давлением до 7-10° Н /м 2. Она состоит из сварного корпуса, полого поршня, масляного гидроцплнндра для управления задвижкой и самоуплотняющегося запорного элемента. Время закрывания задвижки 25 с, длина 740 мм, ширина 885 мм и высота 650 мм, мощность 1,7 кВт.

О б р а т н ы е и п р е д о х р а н и т е л ь н ы е к л а п а н ы применяют для ликвидации последствий неправильной эксплуата­ ции в установках, в том числе при возникновении гидравлических ударов, вызывающих разрушение труб, арматуры и пр. Для пре­ дохранения установок от гидравлических ударов применяют предо­ хранительные клапаны, действие которых рассчитано на определен­

шпильками 10. Перед пуском насоса обратный клапан открывается, а перед остановкой — закрывается. Служат они для изоляции транспортного агрегата в период пуска и при остановках от толчков обратного столба гидросмеси. Такие клапаны устанавливают непо­ средственно у насосов и загрузочных устройств. На рис. 107 пред­ ставлена конструктивная схема дискового клапана, широко при­ меняемого в промышленности.

234

благодаря которому поршень клапана находится при нормальной работе установки в крайнем нижнем положении. Давление в водо­ проводах всегда выше, чем в начале транспортного трубопровода (вода подается также к сальниковой коробке насоса задвижек). В случае возникновения гидравлического удара давление в трубо­ проводах резко возрастает, вследствие чего поршень клапана при­ поднимается. Полость ниже поршня (см. рис. 108, а) соединяется со сливной трубой, гидросмесь выбрасывается; давление снижается и поршень возвращается в нормальное положение,

Д е т а л и т р у б о п р о в о д о в землесосных установок вы­ полняются из шлангов или из металлических труб со специальными гибкими соединениями. По сравнению с гибкими шлангами, метал­ лические гибкие соединения обладают большей надежностью п долго­ вечностью (особенно с точки зрения внешних воздействий), но имеют больший вес и значительные гидравлические сопротивления.

Наибольшее распространение в промышленности получили гиб­ кие соединения, выполненные в виде сальниковых и шаровых шар­ ниров. Из этих двух типов сальниковые шарниры более легкие, обеспечивают надежную герметичность трубопровода, меньшие мест­ ные сопротивления.

Следует отметить, что сальниковые шарниры работают на напор­ ных трубопроводах менее надежно (требует особого укрепления для восприятия осевых нагрузок). В этих условиях предпочтитель­ нее шаровые шарниры, изготовляемые из стали и более приспособлен­ ные для работы под напором (рис. 109).

В качестве гибких деталей трубопроводов широко внедряются

единений и др. облегчает эксплуатацшо транспортных установок, поскольку при применении резиновых труб обеспечивается боль­ шая маневренность, они в меньшей степени изнашиваются (при перекачке мелкозернистых насыпных материалов) и более порта­ тивны, чем металлические. Такие соединения для труб небольшого диаметра более целесообразны, чем металлические шарнирные со­ единения.

При расположении магистральных трубопроводов на поверх­ ности земли возникают усилия в продольном направлении, вслед­ ствие резких колебаний температуры воздуха, причем столь зна­ чительные, что возможны разрушения стыков труб и др. Поэтому на прямолинейных участках магистральных трубопроводов зна­ чительной длины, как и водоводов, устанавливают к о м п е н с а ­ т о р ы , которыми воспринимаются колебания температуры.

Наиболее простым типом таких устройств являются сальнико­ вые компенсаторы, обеспечивающие удлинение или укорачивание трубопровода до 0,25 м. Сальниковые компенсаторы (рис. 110, а) выполняются, как и для водоводов, в виде патрубка 1, в корпусе 2 которого располагается сальниковая набивка 3; для подтягивания сальника служит нажимная втулка 4 с болтами 5.

236

Компенсаторы устанавливаются на прямолинейных участках длиной приблизительно более 400—500 м, через каждые 300 м. Вблизи закруглений компенсаторы не устанавливают, поскольку при удлинении труб компенсация происходит за счет изгибов участков, перпендикулярных к оси основного трубопровода, укладываемого свободно на опоры.

На повышенных точках трубопроводов для выпуска воздуха, значительные скопления которого в трубах могут вызывать гидрав­ лические удары, располагают в а н т у з ы . Они особо необходимы при эксплуатации землесосных установок с несколькими ступенями перекачки. Для таких условий целесообразно применение вантузов по схеме рис. 110, б. В этой конструкции используется деревянный поплавок 1, свободно укладываемый на три кронштейна 2, в кор­ пусе 3. В верхней части корпус 3 прикрепляется болтами к выпуск­ ному патрубку 4, имеющему отверстия 5, а в нижней — привари­ вается возле сквозного отверстия 6 к трубопроводу 7.

При включении насоса воздух из трубопровода выходит через отверстия 5 и 6 в атмосферу. После некоторого времени работы в трубопроводе устанавливается нормальное давление, вследствие чего поплавок 1 поднимется и закроет отверстия 5.

Простейшая конструкция вантуза — полый резервуар неболь­ ших размеров, привариваемый к трубе и имеющий на выпускном патрубке кран для периодического выпуска воздуха.

Вспомогательные устройства

Помимо основного оборудования в комплексы гидромеханизации с гидротранспортом входят различные вспомогательные устройства для приготовления, аккумуляции и сгущения гидросмесей. Рас­ смотрим кратко отдельные из них.

Для образования гидросмеси или аккумуляции ее перед транс­ портированием применяют с м е с и т е л ь н ы е у с т а н о в к и и п р и е м н и к и . Используют при осуществлении напорного транспортирования самотек с более высоких отметок на более низкие. По способу образования гидросмеси смесительные устройства бы­ вают: с размывом материала на складе и с образованием гидросмеси в специальных желобах и воронках. Тип смесительного устройства для конкретных условий определяется производительностью транс­ портной установки, сроком ее службы, дальностью транспорти­ рования по горизонтали и др.

В горной промышленности применительно к условиям подачи породы для закладки выработанного пространства распространение получили смесительные устройства, выполняемые по схеме рис. 111 (и рис. 61). Такие устройства применяют при использовании в каче­ стве закладочных материалов мелкозернистых пород (песков и др.). Они выполняются в виде сочетания смесительного канала и прием­ ной воронки или в сочетании с бункерами иа смесительной станции.

238

Впервом случае гидросмесь, образованная в желобе, поступает

всмесительный канал, в котором образуется отложение перемеща­ емой породы. Если в такой канал подается гидросмесь с чрезмерной концентрацией материала, то на дне его осаждается дополнительно некоторая часть твердых частиц. Чем больше концентрация мате­ риала, тем под большим углом будет образовываться

обычно из трех отделений (рабочее, резервное, аварийное). При ограниченной высоте всасывания заглубление приемников не пре­ вышает 4,5 м. Аварийные отделения соединяются с рабочим отделе­ нием задвижки, которые обычно работают ненадежно. Наиболее компактной и работоспособной является компоновка приемника гидросмеси с всасывающим устройством по схеме рис. 32.

Простейшим приемным устройством может служить стационар­ ный или передвижной бункер на платформе 1, выполненный по схеме рис. 112. Насосное оборудование размещено в вагоне 2. Приемная воронка 3 перекрывается колосниковой решеткой 4. Поток воды

239