книги из ГПНТБ / Охрименко В.А. Подземная гидродобыча угля учеб. пособие

обрывается при некотором значении Птіп<Нкр, не доходя до начала координат. Надежное движение пульпы со скоростью o < o min ока­ зывается невозможным.

п

Рис. 85. Характеристика пульпопровода:

с характером движения пульпы. При скорости о > у кр все частицы твердого материала перемещаются в трубе во взвешенном состоя­ нии (крупные куски — скачкообразно). В области минимума кри­

200

вых (и = уК ) на дне трубы начинают отлагаться наиболее крупные

столько большим, что возникает опасность закупорки пульпопро­ водов.

Для пульпопроводов, в которых пульпа перемещается сверху вниз на разность геодезических отметок, равную Я, семейство кри­ вых смещается по ординате вниз от начала координат.

§ 14. УГЛЕСОСЫ

Углесос предназначен для перекачивания пульпы с нижележа­ щего горизонта на вышележащий или для транспортирования пульпы по горизонтали на значительное расстояние, как правило, без перегрузки.

Рис. 86. Схема углесоса

К углесосам предъявляются следующие основные конструктив­ ные и эксплуатационные требования.

1. Все размеры проточной части углесосов должны обеспечивать свободный проход кусков угля и породы, во всяком случае они не должны быть меньше размеров пропускаемых кусков, тогда (рис. 86)

D = d -\r 2b, мм,

где D — диаметр колеса в месте входа пульпы, мм; d — диаметр вала углесоса, мм;

b — размер наибольшего куска, мм.

2. Для предотвращения заклинивания кусков угля между ра­ бочими лопатками и стенкой спиральной камеры ширина кольце­ вого пространства

201

3.Углесос должен быть снабжен вакуум-насосом, струйным эжектором или специальной системой труб и задвижек, обеспечи­ вающих его заливку от высоконапорного става.

4.Число рабочих колес углесоса должно быть не более двух. Монтаж и демонтаж углесоса для замены быстро изнашиваю­ щихся деталей должен быть удобным и занимать возможно мень­ шее время.

§ 15. РАБОЧАЯ ТОЧКА И ОПТИМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ УГЛЕСОСА

Углесос подбирают с учетом необходимого для нормальной ра­ боты пульпопровода полного напора Я. Для заданного объемного веса и расхода пульпы характеристика пульпопровода выражается совершенно определенной линией, например, 3 (рис. 87).

пульпы у п

другую, то точка а пересечения кривых (рабочая точка углесоса) будет соответствовать режиму работы углесоса.

При установившемся режиме работы углесоса (постоянные расход и консистенция пульпы, скорость вращения колеса, отсут­ ствие подсоса воздуха) положение точки а соответствует единст­ венно возможному режиму работы углесоса.

Как правило, условия работы углесоса изменяются. Особенно непостоянным является объемный вес пульпы. Поэтому рабочая точка перемещается по характеристике углесоса вниз или вверх в пределах, соответствующих изменению характеристики внешней сети. Например, если объемный вес пульпы увеличится с у' до у",

202

то рабочая точка переместится из положения а в положение а' (см. рис. 87).

Нанесем на один график характеристику трубопровода, харак­ теристику углесоса и кривую к. п. д. углесоса в зависимости от рас­ хода пульпы при заданной ее консистенции г)= f (Q).

жим работы, соответствующий максимальному к. и. д., называется оптимальным режимом.

Производительность углесоса, соответствующая максимальному к. п. д. на кривой T]y = /(Q n), называется оптимальным расходом, а соответствующий ему напор —■оптимальным напором. Отклоне­ ния от оптимального режима не должны превышать ± 7 —10%.

§ 16. СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ УГЛЕСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Если положение рабочей точки не соответствует оптимальному режиму, работу углесосной установки регулируют изменением на­ пора, развиваемого углесосом, или расхода пульпы.

Режим работы пульпоперекачной углесосной установки необхо­ димо регулировать и в тех случаях, когда параметры углесоса (напор и расход) с необрезанным рабочим колесом явно не соот­ ветствуют предъявляемым требованиям, а заменить углесос дру­ гим не представляется возможным.

Рассмотрим основные способы ступенчатого и бесступенчатого регулирования режима работы углесосной установки.

У м е н ь ш е н и е д и а м е т р а к о л е с (обрезка колес). Ре­ жим работы углесоса можно регулировать изменением диаметра рабочего колеса, т. е. за счет обрезки рабочих колес. Производи­ тельность углесоса

Из уравнения (46) видно, что чем больше диаметр рабочего ко­ леса Da, тем больше расход пульпы. Можно доказать также, что чем больше величина D2, тем больше напор, развиваемый угле­ сосом.

203

При данном способе регулирования пользуются следующими выражениями, называемыми уравнениями обрезки колес:

Пользуясь этими уравнениями, можно ориентировочно опреде­ лить напор, расход и мощность углесоса с обрезанными рабочими колесами. Точно определить эти вели­ чины можно лишь экспериментальным

путем.

При умеренной обрезке рабочего ко­ леса к. п. д. углесоса уменьшается не­

ванием можно отрегулировать углесосную установку таким обра­ зом, что рабочая точка будет находиться в зоне устойчивой работы углесоса. Метод широко применяется в лабораторных условиях.

Дросселирование при помощи задвижки на всасывающем тру­ бопроводе применяется лишь при снятии кавитационной характе­ ристики углесоса в лабораторных условиях. В производственных

в с а с ы в а ю щ и й у ч а с т о к п у л ь п о п р о в о д а . Всасывающий

204

участок пульпопровода находится под разрежением, поэтому, если при движении пульпы соединить его с атмосферой, в пульпу бу­ дет поступать атмосферный воздух; количество перекачиваемой пульпы при этом уменьшится, так как часть сечения пульпопро­ вода будет занята воздухом.

При использовании этого метода ко всасу подключают специ­ альную трубку, в которой просверливают ряд небольших отвер­

и развиваемого им напора. Измене­ нием числа оборотов рабочего колеса можно получить новую напор­

ную характеристику углесоса. Так как характеристика пульпопро­ вода остается при этом неизменной, то рабочая точка а{ (рис. 90) при уменьшении числа оборотов перейдет в точку а2.

При изменении числа оборотов от п { до п2 расход, напор и мощность, потребляемая углесосом, изменяются следующим обра­ зом:

205

При вращении жестко насаженного на хвостовик вала ротора насосного колеса 1 жидкость направляется рабочими лопатками на лопатки турбоколеса 2, сидящего на приводном валу углесоса 3. Благодаря непрерывному напорному потоку жидкости крутящий момент с насосного колеса передается турбоколесу, которое вра­ щается с несколько меньшей скоростью, чем насосное.

Чтобы уменьшить пусковой момент двигателя, на пути потока жидкости устраивают промежуточную камеру 4, Попав в эту ка­ меру, часть жидкости в первый момент работы муфты перестает участвовать в круговом потоке, отчего величина пускового момента значительно уменьшается. При перетекании жидкости через отвер­ стие сначала в камеру, а затем в рабочее пространство насосного колеса передаваемый момент постепенно увеличивается, а затем остается примерно постоянным.

Гидравлические муфты бывают двух видов — с постоянным и переменным заполнением. Муфты с переменным заполнением по­ зволяют регулировать скорость вращения ведомого вала (угле-

206

Ц I

Рис. 91. Схема гидромуфты

Рис. 92. Схемы:

coca), но практически они менее эффективны, чем муфты с посто­ янным заполнением.

За счет поднятия или опускания всаса углесоса или разбавле­ ния пульпы технической водой характеристики углесоса и пуль­ попровода изменяются, поэтому рабочая точка может переме­ щаться в координатах Q—Я.

Рис. 93. Схема специального пульпосборника:

/ — часть пульпосборника; 2 — водосборник; 3 — перегородка; 4 — всасывающая труба; 5 — шибер; 6 — канат

Объемный вес пульпы может быть отрегулирован за счет из­ менения высоты всасывания (рис. 92, а), применения специального дозатора, предложенного проф. В. Г. Гейером (рис. 92,6), а также открывания и закрывания шиберов в пульпосборниках. Схема од­ ного из таких пульпосборников, предложенная В. С. Лопаевым, показана на рис. 93.

208

§ 17. КАВИТАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В УГЛЕСОСАХ

Давление у входа в насос тем меньше, чем больше высота вса­ сывания Лес, скорость движения воды ѵ2 и гидравлические сопро­ тивления Лтр во всасывающем патрубке.

При достаточно больших величинах /гвс, /гтр и давление

у входа в насос становится весьма малым и вода вскипает. Вски­ пание движущейся жидкости из-за местного понижения давления называется кавитацией.

При кавитации происходят следующие весьма нежелательные явления: уменьшение напора и расхода пульпы, увеличение по­ требляемой мощности; снижение к. п. д. углесоса из-за того, что часть полости рабочего колеса заполняется парами жидкости; ме­ ханическое разрушение рабочих органов насоса; местное повыше­ ние температуры до 300° С; окисление материала рабочего колеса; появление электрических токов вследствие пьезоэффекта; шум; треск; удары; вибрация насоса.

Судить о том, близок ли режим работы углесоса к кавитацион­ ному режиму, можно по кавитационной характеристике углесоса —■ графическому изображению зависимости мощности, напора и к. п. д. углесоса от высоты всасывания при постоянном расходе пульпы.

Кавитационную характеристику снимают экспериментальным путем. Для этого, изменив уровень воды в пульпосборнике и изме­ рив мощность N и напор Я, вычисляют к. п. д. углесоса.

Работа углесоса при режиме кавитации недопустима. Для пре­

должен быть больше диаметра нагнетательного патрубка, вслед­ ствие чего скорость течения жидкости снижается); обеспечить чи­ стоту обработки проточных частей углесоса.

Углесосы, применяемые при подземной добыче угля, можно раз­ делить на две большие группы — одноступенчатые и двухступен­ чатые.

На гидрошахтах получили распространение углесосы 10У4, 10У5, 12У10, 10У12, 14У7, 12УВ6 (табл. 9).

Углесос 10У4 предназначен для гидротранспорта угля крупно­ стью 0—75 мм. Нормальная работа углесоса обеспечивается при перекачивании нейтральной (РМ 6—8) жидкости при температуре