Введение к работе
Актуальность шботн
Характерной особенностью развития угольной промышленности гаш является увеличение глубина шахт. Успешное освоение jkhx горизонтов зависит от решения ряда технико-экономичес-проблем, в числе которых важное значение имеет проблема ктивного использования главного водоотлива. Главные подобны е установки современных шахт состоят из сложного обору-ния, отличающегося большой массой и высотой энергоемкостью, составе работает более 4600 насосов с общей установленной остью электродвигателей более 2 млн.кВт. Эффективность использования шахтных насосов низкая, так значительное их количество периодически или постоянно рабо-в режиме кавитации, который резко снижает подачу, эконо-ость и срок их службы. Перспективним методом решения акту-:ой задачи обеспечения бескавитацйонных режимов работы на-в является, использование центробежно-струйной системы, іщей ряд преимуществ по сравнению с другими средствами.
Однако применение традиционной схемы отбора рабочего по-i жидкости от напорного трубопровода малоэффективно, в силу і что более 80 процентов парка центробежных насосов имеют щиональнне соотношения параметров со струйными' насосами, їв того увеличивается число модификаций последних, так как ІУВТСЯ соответствующие их конструкции для каждого типораз-i центробежного секционного насоса.
Диссертационная работа является частью научных исследс— й, проводимых НИИГМ пм.М.М.Федорова ло плану НИР (гоотеш гглепрома СССР в І9?5-ІЬ85гг.: О70І32000Ї.О7ІІЗОТО00 ; [1401000. Хоздоговоры о шахтами в 1982-1992гт. #26-82 ;
3 '
0792464000 ; 0792521000).
Цель работы установление взаимосвязей между параметрам! системы центробежного и струйного насосов, создание на этой основе высокоэффективной шахтной насосной установки.
Идея работы использование рациональной схемы питания струйного насоса и оптимальных параметров системы центробежного и струйного насосов.
Методі исследования Выявление причин, вызывавших снижение основных технических показателей шахтных насосов произві ден на основе анализа и обобщения опыта эксплуатации, типовых технологических проектов главных'водоотливных установок экспериментальных исследований в условиях шахт и характера износа деталей проточной части.
Обоснование целесообразности использования системы цен1 робежного и струйного насосов, а также водосборников с увел: ченным сечением выработок произведено с помощью технико-экономического сравнения с известными вариантами систем.
Установление' взаимосвязей между параметрами системы и выбор оптимальных величин ее элементов, обеспечивающих макс: мальный КЦЦ, произведены: на основе мэделирования с использі ниєм. ЭВМ процессов изменения энергетических качеств системы при различных -параметрах потока жидкости, отбираемого для питания струйного насоса; сравнения аналитических расчетов по найденным зависимостям с результатами экспериментальных данных, полученных в условиях лаборатории и шахт ; применен: основных законов гидромеханики ; метода перебора возможноет< в сочетании с методом последовательных приближений ; линеари. зации напорных характеристик.
Определение влияния многосопловых насадков и длины кати
:мешения на энергетические качества струйных насосов проведено і использованием математического метода планирования экспери-«ента.
Научные положения, таносимне.на защиту и их новизна:
впервые выполнено сравненио энергетических качеств центробеж-ю-струйной системы с различными схемами питания струйных насосов : доказана рациональность использования системы с промежуточным тбором;
вперше путем сравнения теоретического исследования влияния арамэтров. отбираемого потока на напорную характеристику и кспершентальных данныхустановлено, что промежуточный отбор но казывает вредного влияния на процесс работы проточной частя знтробеяного іґасоса j ' . -установлена граница рационального использования струйных подка-ававдих насосов для насосов главного водоотлива ;
установлена обобщенная математическая зависимость между па-шетрами системы секционного я отруйного насосов при питании )следнего от промежуточной ступени ;
на основе обобщенной математической зависимости медду пара-ітрами системы о применением метода перебора возможностей в со-ітания о методом последовательных приближений разработаны алго-!тм и программа расчета на ЭВМ, их оптимальных величин.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций условлана: выполнением теоретических исследований на базе новных законов гидромеханики ; корректностью допущений, принятых и проведении аналитических исследований ; использованием совре-виих методов статистической обработки опытных данных и теории кенерного эксперимента ; достаточной для практических целей эдимостыэ результатов теоретических и экспериментальных исслё-ваний, выполненных на лабораторном стенде и в шахтных условиях
с иопо.пьзованием серийной измерительной аппаратуры. Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 3-5 процентов ; проведением экспериментов на натурных образцах, что исключает погрешность эффекта масштабности, а также использованием средств измерений достаточной точности ; длительной эксплуатацией центробежно-струйной системы в промышленных условиях шахт : им.К.И.Поченкова, ХХУ съезда КПСС Ш "Макеевуголь", "Центральная" и "Красноармейская-Западная" М ГО "Красноармейскуголь".
На-учное значение работы заключается в установлении зависимостей КОД, напора, подачи системы от режимных параметров центробежного и струйного насосоь, определении принципов их оптимизации.
Практическое значение работы заключается в установлении рациональной границы использования струйного насоса для обеспечения подпора'основному; создании эффективной конструктивной схемы системы о более высокими энергетическими качествами по сравнению с известными, разработке алгоритма и программы расчета на ЭВМ оптимальных параметров системы центробежного и струйного часосов, определении целесообразности строительства водосборников с увеличенным сечением выработок, при исполь зовании совместно с центробежно-струйной системой.
Установленные взаимосвязи между параметрами системы и конструктивные решения использованы при создании насосных установок для" промышлегцых условий.
Использование теоретических положений и рекомендаций работы дает возможность устранять кавитационные режимы насосов в процессе эксплуатации, что позволяет повысить их срок службы и экономичность шахтных водоотливных установок.
Реализация работа в промишленнооти. Системы центробежных и гтруйных насосов о отбором потока рабочей жидкости от промежуточной ступени внедрения на шахтах: им.К.И.Шчепкова, ХХУ съезда ШСС ГО"Макеевуголь","Центральная" и "Красноармейская-Западная" И ГО"Красноары9йскуголь".
В результате их использования существенно повысились подачи і КЦЦ водоотлиеных установок, а также работоспособность систем іалявки.
Суммарный годовой экономический эффект от использования внедренных систем струйного и центробежного насосов составляет )4,5 тис.руб.- Экономический потенциал внедрения в масштабах отрас— їй составляет 885,6 тыс.руб в ценах на 01.01.92г.
Апробация работы. Основные результаты и работа в целом об-:уждаллсь на республиканской научно-технической конференции 'Молодые ученые - научно-техническому прогресоу в угольной про-шталенности", г.Донецк, 1976 г., на научно-технических семинарах 'Эксплуатация, надежность и ремонт ШСУ", ВНИИЛЙ им.М.М.Федорова, :980, 1981 гг. ; на техническом совещании при начальнике СКВ [сногорского машиностроительного завода, 1982 г. ; на расширении заседании кафедры РГПУ нГДПИ, 1982 г. ; на научно-технической :онференции, посвященной 100-летию со дня рождения В.С.Пака, ДМ, 1988г. } Ученом совете БНИИШ им.М.М.Федорова, 1981,1992гг. ; ехническом совещании механиков шахт ГО"Макеевуголь",г.Макеевка, 9Э2г.
' Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано .7 работ, в том числе I авторское свидетельство на изобретение.
Объем и структура работа. Диссертация состоит из введения, ести разделов и заключения, изложена на 124 страницах машино-:исного текста, содержит 34 рисунка, 12 таблиц, список литера-
туры из НО наименований и 7 приложений; общий объем работы 161 страница.