книги из ГПНТБ / Бородулин, Я. Ф. Дноуглубительный флот и дноуглубительные работы учебник

и удельным весом. Удельным весом называют отношение веса к его объему; в нашем случае — пульпы к воде. В дноуглублении под кон­ систенцией понимают отношение объема грунта при естественном уплот­ нении (с пористостью, свойственной грунту на дне до разработки) к объему пульпы. Исчисление объема грунта при естественном уплот­ нении удобно потому, что в таком состоянии учитывается грунт, из­ влекаемый из прорезей.

Объемный вес — вес единицы объема данного вещества (кг/см3, т/м3). Произведение консистенции пульпы и расхода дает количество перемещаемого за единицу времени грунта, т. е. производительность

мый критический режим движения пульпы. Он соответствует такому движению пульпы, когда частицы грунта в нижнем слое потока пере­ мещаются с минимальной скоростью, как бы на грани выпадения в оса­ док. Малейшее уменьшение скорости пульпы или увеличение ее кон­ систенции ведет к образованию «мертвого слоя». Чтобы пульпа данной постоянной консистенции перемещалась в критическом режиме, тре­

§ 95. Гидравлические характеристики грунтового насоса и грунтопроводов

Характеристики грунтовых насосов изображаются в виде кривых зависимости полезного напора, мощности и к. п. д. от расхода воды и смеси при разных частотах вращения рабочего колеса насоса. Вслед­

воде и пересчете характеристик, снятых на воде, на пульпу при работе землесоса на рефулирование.

Н — Q определяют зависимость между величинами напора и расходом

292

для разных постоянных значений частот вращения рабочего колеса (рис. 154, а). Кривые N — Q дают зависимости между мощностью и расходом (рис. 154, б), кривые г| — Q — между к. п. д. н и расходом (рис. 154, в) для тех же значений числа оборотов рабочего колеса

пх, п2, Пз.

Для плавучего грунтопровода строят также кривые зависимости потерь напора в грунтопроводе от расхода Н — Q (рис. 154,г).

Рис. 154. Кривые зависимости от расхода пульпы:

а — напора; б — мощности; в — к. п. д. установки; г — потери напора

в напорном грунтопроводе

Поскольку значения сопротивлений движению жидкости по грунто­ проводу зависят от длины последнего, рассматриваемые кривые строят

трическую высоту подачи пульпы.

Характеристика двигателя представляет собой зависимость между частотой вращения и мощностью двигателя (рис. 155).

При работе насосной установки происходит механическое взаимо­ действие двигателя с рабочим колесом насоса и гидравлическое взаи-

293

модействие всасываемой жидкости (пульпы) в насосе и в грунтопроводе. Механическое взаимодействие выражает равенство вращающих мо­ ментов двигателя и рабочего колеса насоса; в случае нарушения этого равенства частота вращения изменяется до такого значения, при кото­ ром наступает новое равновесие.

В результате гидравлического взаимодействия сохраняется равен­ ство напора насоса и потерь напора в грунтопроводе; нарушение этого равенства приводит к изменению расхода всасываемой пульпы до такой величины, при которой устанавливается новое равновесие напоров. Например, при увеличении процента содержания грунта в пульпе

На рис. 156 приведены характеристики грунтового насоса дизель­ ного землесоса, снятые при работе на воде. На графике нанесены кри­ вые Я — Q для разных частот вращения, кривые N —• Q и т] — Q для 325 об/мин. На этом же графике построены характеристики грун­ топроводов — всасывающего, напорного, корпусного, плавучего раз­ ной длины и плавучего (длиной 400 м) с береговым (длиной 70 м) при подъеме конца грунтопровода на 6 м.

Характеристика корпусного грунтопровода в целом отражает и по­ тери напора в его всасывающей части. В характеристики плавучего грунтопровода также входят потери напора во всасывающем и в на­ порном корпусном грунтопроводах.

Установившийся режим работы (гидравлическое равновесие) на­ сосной установки определяется точками пересечения соответствующих кривых, относящихся к режиму работы насоса и грунтопровода. На­ пример, для плавучего грунтопровода длиной 300 м и частоте враще­ ния 280 об/мин равновесие определяется точкой /, для которой расход составляет 3250 м3/ч и напор 14,2 м вод. ст. При изменении частоты вращения до 320 об/мин расход увеличивается до 3730 м3/ч, а напор — 18,5 м вод. ст. (точка 2).

Из рассмотренных кривых видно, что мощность насосной установки увеличивается с расходом; к. п. д. интенсивно возрастает до расхода порядка 2400 м3/ч, а в дальнейшем его величина держится сравнитель­ но постоянной, что указывает на хорошие качества грунтового на­ соса.

294

Сопоставляя точки пересечения характеристик разных грунто­ проводов с кривыми Я—Q, можно судить о влиянии частоты вращения рабочего колеса насоса, длины и подъема конца грунтопровода на

Рис. 156. Характеристики грунтового насоса к грунтопровода при работе на воде

производительность насосной установки. Например, при частоте вра­ щения 325 об/мин и длине плавучего грунтопровода ПО м производи­ тельность насоса на воде составляет 4300 м3/ч при той же частоте, но при длине грунтопровода 300 м — 3800 м3/ч, при 470 м с подъемом на 6 м — 2950 м31ч и т. д.

295

С увеличением содержания грунта в пульпе производительность возрастает до некоторой, определенной для каждого грунта величины. При более высоком насыщении пульпы расход снижается настолько интенсивно, что повышения производительности не только не проис­ ходит, но может получиться забой грунтопровода. На приведенном графике наибольшая производительность на мелкозернистом песке составляет около 800 м3/ч при 20% содержании грунта в пульпе; на крупнозернистом песке 500 м3/ч при 22% насыщении пульпы.

Производительность землесоса по грунту зависит от величины рас­ хода, потому что с увеличением расхода возрастает скорость движения пульпы и, кроме того, можно рассчитывать и на увеличение содержа­ ния грунта. Поэтому, в общем случае, следует подбирать такой режим работы установки, который обеспечивал бы получение возможно большего расхода.

При работе на воде с плавучим грунтопроводом (без подъема пуль­ пы) расход изменяется пропорционально частоте вращения рабочего колеса насоса, т. е.

(48)

296

где частоте вращения nt соответствует расход QBl, а частоте вра­ щения п2 — расход QB2 .

При работе с грунтопроводом, имеющим подъем, влияние частоты вращения на расход сказывается сильнее, чем это отражает формула (118). Чем больше подъем, тем резче падение расхода. Это влияние можно установить по характеристикам Н—Q насоса и грунтопровода (см. рис. 156).

снижается на 12—15%, а расход на 4—5% по отношению к их величи­ нам после ремонта. Поэтому к. п. д. определяют для разного состояния насоса.

Если к. п. д. изменился от % до у]2, ТО при сохранении мощности двигателя при работе на воде с грунтопроводом, без его подъема,

Влияние к. п. д. на величину расхода тем сильнее, чем больше высота подъема и меньше сопротивление грунтопровода.

Для определения режима работы грунтового насоса на пульпе характеристики на воде пересчитываются по следующим формулам (существуют и другие формулы для пересчетов):

297

1. Напор грунтового насоса с переходом на пульпу определяют по формуле

Формула (120) не учитывает влияния крупности частиц грунта. 2. Характеристика напорного грунтопровода пересчитывается с во­ ды на пульпу по формулам, приведенным в «Технических указаниях по

здесь

со — У2—1м.— насыщение пульпы грунтом (123) в плотном теле;

7т — Ув

—коэффициент транспортабельности.

ВТехнических указаниях рассматриваются только песчано-гра- вийные смеси и поэтому принимается постоянная величина удельного веса песка в плотном теле (без пор) ут = 2,65 т/м3.

Величины г1>*0 для стандартных фракций грунта принимаются по табл. 12.

Pt — процент содержания г-й фракции по весу в составе пробы грунта.

298

3. Мощность, которую рабочее колесо грунтового насоса передает потоку воды при определенной частоте вращения, пересчитывается на пульпу по формуле

4. Пересчет характеристики всасывающей трубы с воды на пульпу связан с трудностями определения местных потерь напора при входе во всасывающую трубу при работе на пульпе.

Рекомендуется следующая формула пересчета:

Для определения суммарного коэффициента местных потерь при­

299

5. Величины предельного вакуума определяют в ходе испытаний; ориентировочные значения можно получить по формуле

§ 96. Оптимальный режим работы якорного землесоса

На режим работы якорного землесоса существенное влияние ока­ зывают конструкция грунтоприемника и способы рабочих переме­ щений.

На речных землесосах находят применение грунтоприемники без разрыхлителей траншейного и папильонажного типов, иногда их на-

300

зывают грунтоприемниками простого типа; они применяются при ра­ боте только на несвязных грунтах.

ность выполнить заданную работу при наименьшей затрате времени. Это объясняется тем, что объем грунта, извлекаемый земснарядами, слагается из кубатуры, извлечение которой необходимо для получения

грунт ниже проектного дна, или, как говорят, работать с переуглуб­ лением.

Землесос по траншее перемещается сравнительно быстро, поэтому в процессе извлечения грунта откосы траншей не успевают приобрести свойственные для данного грунта углы — естественные откосы. Это происходит после перемещения землесоса на некоторое расстояние вперед.

Поперечное сечение траншеи (рис. 159), вместо установившегося откоса с коэффициентом ту, после прохода грунтоприемника через данное поперечное сечение, т. е. в момент прекращения извлечения грунта, имеет мгновенные откосы с коэффициентом тш. Для того чтобы при установившихся откосах на гребнях траншеи была требуемая глубина, площадь поперечного сечения траншеи с мгновенными отко­ сами должна равняться площади сечения траншеи с установившимися откосами, если последние сохранятся в дальнейшем. Однако этого не бывает. Откосы под влиянием течения и волн (ветровых и судовых) обычно трансформируются, гребни сглаживаются и глубины в преде­ лах разрабатываемого участка увеличиваются. Если такое увеличение глубин не учитывать, то прорезь после работы землесоса окажется переуглубленной.

При определении технологии работы траншейного землесоса исхо­ дят из того, что заданная глубина должна быть на гребнях между тран­ шеями с установившимися откосами. В этом случае заглубление грун­ топриемника определяют, исходя из равенства поперечных сечений траншей с установившимися и мгновенными откосами.

301