Установки гидравлического транспорта

В ряде ситуаций оказывается целесообразным применение для грузопереработки гидротранспортных установок. В них поток воды, обгоняя твердые частицы на­сыпного груза, сообщает им движущую силу. Широкое применение гид­равличе­ский транспорт получил в технологических схемах комплексной гидромеханиза­ции горных и земляных ра­бот, гидротехническом и гидро­мелиоративном строи­тельстве.

Гидравлический транспорт применяют не только для технологических перево­зок, но и для перемещения грузов между сырье­выми базами и предприятиями. В США много лет эксплуатируется трубопровод длиной 173 км, производи­тельно­стью 1 млн т угля в год. Построен трубопровод протяжением 115 км через горы Колореф для транспортировки 700 тыс. т асфальта в год. В Канаде разработан проект трубопровода длиной 500 км для транспортировки угля. Уголь по трубо­проводу про­тяжением 10 км подается с шахты на обогатительную фабрику ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат».

К преимуществам гидравлического транспорта относятся высокая производи­тельность и большая длина транспортирования без перегрузок по сложной трассе с подъемами под любым углом и по вертикали; от­сутствие механического обору­дования на трассе трубопровода (за ис­ключением сосредоточенных в отдельных пунктах машинных отделе­ний); несложное техническое обслуживание; возмож­ность совмещения транспортирования с некоторыми технологическими процес­сами ("мокрым" обогащением полезных ископаемых, гашением и гранулирова­нием шлаков, сортированием по крупности и т. п.); возможность полной ав­тома­тизации и, следовательно, невысокая трудоемкость.

Недостатками гидравлического транспорта, сужающими область его примене­ния, являются ограничения по роду и характеристикам перемещаемых грузов, в частности, по их крупности, что вызывает необходимость дробления груза; по­вышенный износ трубопровода и входящих в соприкосновение с гидросмесью механических частей при перемещении абразивных грузов; увеличенный расход энергии; потребность в больших количествах воды; опасность замерзания в зим­них условиях.

Наиболее простым и дешевым является самотечный гидравлический транспорт (рис. 5.11, а), при котором перемещение пульпы ведется по лоткам с уклоном 0,03 — 0,04, а при высоких концентрациях пульпы с содержанием твердого груза в пульпе около 14 % - с уклоном 0,04 - 0,06.

Рис.5.11. Схемы гидротранспортных установок

 

Груз из бункера 1 выдается через затвор 2 и ленточным конвейером 3 доставля­ется в смесительную воронку 4. Туда же по трубе 5 подается вода для образова­ния пульпы. Под действием напора, созданного разностью уровней пульпы в мес­тах входа и выхода из пульпопровода 6, груз доставляется в пункт назначения 7. Однако, этот вид гидротранспорта имеет ограниченное применение, так как пере­мещение грузов осуществляется только в одном направле­нии (вниз за счет естественного напора).

Напорные гидротранспортные установки различаются спо­собом ввода пере­мещаемого груза в трубопровод, который определяет и применяемое механи­че­ское оборудование. В схеме (рис. 5.11, б) груз 9, подлежащий транспортирова­нию, смешивается в зумпфе (резервуаре) 8 с водой и пульпонасосом или землесо­сным снарядом 10 подается в пульпопровод 11. С грохота и водоотделителя 14 вода стекает в резервуар 16, а груз попадает в приемное устрой­ство 15. Для об­ратного возвращения воды в зумпф предусматривается на­сос 13 и водопровод 12.

В схеме (рис. 5.11, в) вода и груз в пульпопровод подаются раздельно. Водяной на­сос 20 забирает воду из резервуара 21 и нагнетает в трубопровод чистую воду, а перемещаемый груз вводится в напорный трубопровод через специальное устрой­ство 19, состоя­щее из камеры с питателем. Пульпа по трубопроводу 18 подается в приемное уст­ройство 17, где происхо­дит отделение груза от воды, как и в преды­дущей схеме. Преимущест­вом первой напорной схемы является отсутствие до­вольно сложного питаю­щего устройства, а второй — упрощение основного меха­нического агрегата — водяного насоса, работающего на чистой воде, из-за уменьшения его из­носа и по­вреждений твердыми частицами груза.

Гидромеханизация успешно применяется на выгрузке песчано-гравийной массы груза из судов, при выгрузке свеклы из вагонов, для шлако- и золоудаления из ко­тельной, для спуска в шахту и транспорти­рования к забоям материала (шлака, дробленой породы и др.), служа­щего для закладки выработанного про­странства. Современные гидротранспортные установки имеют системы автома­тики и теле­управления, которые позволяют с одного пульта управ­лять гидротранспортной системой и осуществлять контроль за работой всех механизмов (насосов, питате­лей, смесителей и т. д.).

При расчете гидротранспортных установок по заданным объемам или про­изводи­тельности, характеристике груза (плотности, грануломет­рическому составу и др.), характеристике трассы (длина, высота подъе­ма, наличие горизонтальных и верти­кальных поворотов и т. д.) определя­ют необходимую скорость движения пульпы, потребное количество воды, диаметр трубопровода, сопротивления дви­жению и потребный на­пор или давление для их преодоления, производительность насоса и мощ­ность двигателя, а в самотечных установках - размеры желоба и необ­ходимый уклон.

Для обеспечения нормального режима перемещения груза скорость движения гидросмеси v_п должна быть не менее критической v_кр (табл. 5.18.), под которой

Таблица 5.18

Значения v_кр, м/с

Диаметр трубопровода, мм	Груз
	с глинистыми части­цами	песок с примесью глины	гравий, щебень	уголь рядовой
200	1,6	1,9	3,0	2,0
300	1,8	2,1	3,6	2,5
400	2,2	2,4	4,3	3,0
500	2,5	3,0	4,8	3,3
600	2,7	3,2	5,3	3,6

 по­нимается наименьшая скорость, при которой груз не скапливается в трубопро­воде, то есть должно выполняться условие:

             (5.6.

При транспортировании кусковых грузов с разме­ром куска больше 2 мм критическую скорость можно найти по формуле:

,

где с =8,5…9,5 – коэффициент, полученный опытным путем;

 f- обобщенный коэффициент трения груза о нижнюю стенку трубы (табл.5.19.).

а – соотношение плотностей частиц груза γ_г и несущей среды (воды) γ_в:

g – ускорение свободного падения, м/с;

Таблица 5.19.

Значения f

Груз	Куски с кромками		Груз	Куски с кромками
	острыми	округленными		острыми	округленными
Каменный уголь	0,3-0,2	0,25-0,15	Известняк	0,45-0,4	0,4-0,35
Антрацит	0,15	0,1	Гравий	-	0,4-0,35
Песчаник	0,55-0,5	0,5-0,45	Руда	0,65-0,75	0,6

 

D – диаметр трубопровода, м;

s – объемная концентрация гидросмеси, м³/м³.

Объемная концентрация представляет собой отношение объемной производи­тельности установки по грузу V_г , м³/ч к расходу гидросмеси V_гс, м³/ч:

,

где V_в – расход воды, м³/ч.

 Экономичность гидравлического транспортирования зависит от удельного расхода воды на транспортирование груза, м³/м³. При расчете требуется опреде­лить расход воды, диаметр водовода, удельные потери напора, мощность привода.

Выбор гидротранспортной установки начинается с прокладки трассы, выявления ее длины и перепада высот.

Потребная производительность гидротранспортной установки принимается равной заданному грузопотоку ТГК, то есть потребная часовая производитель­ность установки по твердому материалу (грузу):

, м³/ч,

где Q_тм – сезонный грузопоток, т;

γ_г – объемная плотность груза, т/м³;

Т_с – сезонный фонд времени работы гидротранспорта, ч;

к_в - коэффициент использования установки по времени (к_в=0,65…0,75).

Объем пульпы, перемещаемой за 1 ч равен

V_п=V_г+V_в .

С другой стороны:

, м³/ч,

где D – диаметр трубопровода, м;

v_п – скорость движения пульпы по трубе, м/с.

Диаметр трубопровода можно вычислить по формуле:

, м.           (5.7.)

По вычисленной величине D следует подобрать ближайший меньший диаметр трубы из ряда, предусмотренного стандартом, определить по формуле (5.7.) фактическую скорость гидросмеси и проверить выполнение условия (5.6.).

Для определения необходимого напора гидроустановки надо найти суммарные потери напора в трубопроводах H: 

,

где к =1,05…1,1– коэффициент, учитывающий потери напора от местных со­противлений;

Н_г , Н_в – потери напора соответственно на горизонтальных и вертикальных участках трубопровода.

,

где λ – коэффициент сопротивления движению пульпы:

,

где  – объемная плотность гидросмеси.

Потери напора на вертикальных участках высотой Σh равны

.                

Мощность электродвигателя землесоса определяется по формуле:

, кВт,

где к_з = 1,1…1,2 – коэффициент запаса мощности .

По найденной мощности и потребной производительности подбирается земле­сос (табл.5.20).

Таблица 5.20

Технические характеристики землесосов

Марка           агрегата	Подача, мЗ/ч		Напор м		Мощность, кВт
Насос ГрАТ 85/40-0		85		40	30
Насос ГрАК 170/40-1		170		40	75
Насос ГрАТ 225/67-2		225		67	37
Насос ГрАТ 350/40-2		350		40	132
Насос ГрАТ 450/67-3		450		67	132
Насос ГрАТ 700/40-3		700		40	200
Насос ГрАТ 900/67-4		900		67	250
Насос ГрАТ 1400/40-4		1400		40	500
Насос ГрАТ 1800/67-4		1800		67	500
Насос ГрАУ 2000 /63		2000		63	315
Насос 1ГрТ 4000/71		4000		71	1600

 

 

Таким образом, при расчете гидро­транспортных установок выполняются сле­дующие операции:

1. выбирается режим транспортирования на основании анализа трассы (верти­каль­ное или горизонтальное транспортирование) и фракционного состава перемещае­мого груза;

2. определяются критическая и рабочая скорости транспортирования с одновре­мен­ным выбором объемной концентрации гидросмеси;

3. определяется или выбирается диаметр трубопровода по критиче­ской или ра­бочей скорости;

4. определяются потери напора;

5. подбирается грунтовый насос путем пересчета характеристик.

Показатели насосного агрегата (группы насосов) должны соответ­ствовать необ­ходимому расходу и напору, а высота всасывания должна обеспечивать работу насоса в нормальном режиме.

 

Подвесные канатные дороги

 

Весьма эффективным видом транспорта в условиях пересеченной и горной ме­стности являются грузовые подвесные канатные дороги (ГПКД). Они применя­ются для перевозок полезных ископаемых и отходов производства в угольной, металлургической, химической промышленности, на предприятиях по добыче и переработке нерудного сырья и успешно конкурируют с автомобиль­ным и желез­нодорожным транспортом. По сравнению с этими видами транспорта ГПКД имеют следующие преимущества:

· независимость от рельефа местности, что позво­ляет прокладывать их по крат­чайшему расстоянию;

· независимость дороги от атмосферных условий;

· возможность подъема груза на значительную высоту и выгрузки его как в ко­нечном пункте, так и по трассе дороги;

· возможность поворота трассы дороги в одном пункте на угол до 180°. Это свойство является особо важным при прокладке трассы канатной дороги в ус­ловиях промышленной площадки.

В настоящее время общая протяженность ГПКД в стране составляет около 550 км, а их количество не превышает 150 единиц. В мире накоплен солидный опыт применения канатного транспорта. Так, в Африке эксплуатируется одноканатная грузовая дорога протяженностью 76 км и производительностью 150 т/ч. Двухканатные дороги большой протяженности построены в Бразилии (51 км), Ин­дии (64,4 км), Колумбии (75 км), Швеции (98 км). Фирма "Полиг-Гекель-Блейхерт" (ФРГ) совместно с индийскими фирмами построила в 250 км от Калькутты кольцевую дорогу протяженностью 62 км, производительностью 400 т/ч с восемью тяговыми участками.

Различают дороги двухканатные и одноканатные. Двухканатные дороги, наиболее распространенные у нас, имеют несущие (грузовой и порожняковый) и тя­го­вый канаты. У одноканатной дороги функции несущего и тягового органа выпол­няет один канат. Этот тип канатной дороги у нас не имеет широкого распрост­ра­нения.

Подвесные канатные дороги сооружаются как с кольцевым, замкнутым движе­нием нескольких вагоне­ток, так и с маятниковым движением одной или двух ва­гонеток. При кольцевом движении вагонетки в одном на­правлении перевозят груз, в обратном направлении следуют порожняком. Возможна транспортировка гру­зов в обоих направлениях. При маятниковом движе­нии по каждому несущему канату передвигается толь­ко одна вагонетка, совершающая реверсивное движе­ние вперед и назад между конечными пунктами дороги. Проектирование грузовых канатных дорог в России ведется в основном на базе примене­ния типизирован­ного оборудования и регламентируется техническими ус­ловиями и инструкциями проектного института Союзпроммеханизация. На выпуске ГПКД специализируется, в частности, завод «Серп и Молот» в Казани.

Канатная дорога состоит из станций и линии. При протяженности дороги до 1 км и прямой трассе обыч­но предусматриваются две конечные станции (рис.5.12.) -погрузочная 8 и разгрузочная 1, между которыми натягиваются два несущих ка­ната 6. Эти канаты при входе на станцию отклоняются на башмаках внутрь колеи до­роги. С одной стороны они укреплены неподвижно при помощи анкеров, а с другой натягиваются натяжными канатами и грузами 2.

Рис.5.12. Схема двухканатной ГПКД

По несущим канатам перемещаются вагонетки 5 , которые при помощи сцепных приборов автоматически при­крепляются к бесконечному подвижному тяговому ка­нату 7. Этот канат получает движение через привод от двигателя 10, установ­ленного на одной из конечных станций, а на дру­гой станции канат огибает шкив грузового натяжного устройства, кото­рый находится под действием контргрузов. На ли­нии дороги между станциями устанавливаются опоры 3 с опорными башма­ками 4 для несущих канатов и с под­держивающими роликами для тягового ка­ната.

На погрузочной станции вагонетка движется по жесткому рель­су 8 и автоматиче­ски отключается от ведущего каната. После загрузки вагонетка проталкивается по жесткому рельсу к выходу на не­сущий канат, где автоматически захватывается зажимом за тяговый канат и перемещается к разгрузочной станции. Разгружаются вагонетки обычно опрокидыванием кузова.Трасса дороги делится на отдельные участки длиной 1… 2,5 км. Между участками устанавливаются дополнительные натяжные станции, через которые вагонетки проходят по жесткому рельсу, где каждый ка­нат заякорен или имеет свой натяж­ной груз.

При протяженности дороги свыше 1 км или при наличии углов поворота трассы дороги в плане тре­буется сооружение промежуточных и угловых станций. Чтобы обеспечить расчетное натяжение в несущих ка­натах, линия дороги делится на натяжные участки примерно равной длины (в среднем 1 км), на которых пре­дусматривается установка линейных натяжных или якорных станций.

В местах поворота трассы дороги в плане размещаются угловые станции. Уста­новка на угловых станци­ях обводных шкивов диаметром 5 или 6 м или гори­зон­тальных роликовых батарей с роликами диаметром 660 мм дает возможность пропускать вагонетки через станцию автоматически без отключения от тягового каната.

Максимальная часовая производительность канатной дороги с типовым обору­дованием составляет 225— 250 т/ч для равнинной местности; в горной местности она ниже примерно на 20—30%. При необходимости строятся несколько парал­лельных канатных дорог, имеющих раздельные опоры и линейные станции (на­тяжные и якорные) и общие конечные и промежуточ­ные станции.

Расчетная часовая производительность дороги определяется на основании за­данного годового грузопотока дороги, режима работы, а также принятого коэф­фициента неравномер­ности работы дороги. При полезной грузоподъемности ва­гонетки Р_в, т и интервале движения между вагонетками по времени t, с расчетная часовая производительность дороги П_ч, т/ч опре­деляется по формуле:

.

Полезная грузоподъемность вагонетки принимается в зависимости от объемной плотности груза и емкости ку­зова. Вагонетки подвесных канатных дорог выпускаются трех типов: для насыпных, штучных грузов и перевозки людей. Грузоподъемность вагонеток наиболее распространенных кольцевых дорог составляет 250…1200 кг, при высокой производительности – 1500…2500 кг, а для маятниковых- 5000…8000 кг.

 Интервал времени между движущимися вагонет­ками состав­ляет при производительности дороги от 60 до 120 т/ч  60…30 с, а при производи­тельности 225…250 т/ч — 20…18 с.

Скорость движения вагонеток на линии следует принимать для дорог с коль­цевым движением вагонеток-не более 5 м/с, с маятниковым движением-не более 12,5 м/с. Выбор скорости движения вагонеток необходимо производить исходя из рас­четной часовой производительности дороги и принятой грузоподъемности ваго­неток. Номинальные рабочие скорости движения, м/с, вагонеток следует принимать для дорог с движением:

 кольцевым-0,8; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 2,8; 3,15; 3,6; 4,0; 5,0 (с допуском ± 10 %);

маятниковым-6,3; 8,0; 10,0; 12,5 (с допуском ± 10 %).

Скорость движения вагонеток не должна превышать, м/с:

1,6-груженых и 2,0-порожних, если на дороге предусмотрен автоматический обвод кривых с помощью горизонтальных обводных шкивов;

3,15-если на дороге предусмотрен автоматический обвод кривых с помощью горизонтальных роликовых батарей;

3,5-если на несущих канатах предусмотрены линейные муфты или предохра­нительные бандажи.

Следует отметить, что увеличение скорости дви­жения вагонеток связано с ростом стоимости сооружения дороги и ее эксплуа­та­ции, особенно при высокой производительности и большой протяженности до­роги.

ПОДВЕДЕМ ИТОГИ

Транспортирующие машины (непрерывный транспорт) предназначены для перемещения насыпных, навалочных или штучных грузов непрерывным потоком по заданной трассе. Основными видами непрерывного транспорта являются конвейерный, трубопроводный (пневматический, гидравлический), канатный подвесной и монорельсовый. Существуют и другие, не нашедшие пока по разным причинам широкого применения в промышленности и на транспорте, его разновидности: пневмоконтейнерный транспорт, транспорт на магнитной, на воздушной подушке, конвейерные поезда, поточно-контейнерные системы и др.

Самым распространенным видом транспортирующих машин являются конвейеры, используемые как в составе конвейерных систем, так и в качестве отдельных установок. На рынке представлен широкий спектр российских и зарубежных конструкций: ленточных, пластинчатых, скребковых, ковшовых, винтовых, роликовых, подвесных и др.

Выбор подходящего к конкретным условиям типоразмера осуществляется на основе анализа трассы будущего конвейера, характеристик груза, способа его загрузки и разгрузки, а также потребной производительности.

Если потребителя не беспокоит высокая энергоемкость транспортного процесса и он ставит на первое место экологическую безопасность, если требуется осуществить перемещение по сложной пространственной трассе, а потребная производительность составляет несколько десятков т/ч при дальности перемещения, то выбор может остановиться на пневмотранспортной установке. При выборе пневмотранспортной установки нужно определить расход воздуха, диаметр трубопровода, мощность привода.

Зато у гидравлического транспорта может быть реализована производительность в сотни и тысячи т/ч при большой длине транспортирования без перегрузок по сложной трассе с подъемами под любым углом и по вертикали. Недостатками гидравлического транспорта, сужающими область его примене­ния, являются огра­ничения по роду и характеристикам перемещаемых грузов, увеличенный расход энергии, потребность в больших количествах воды, опасность замерзания в зим­них усло­виях.

При расчете гидротранспортных установок по заданным объемам или про­изводи­тельности, характеристике груза и характеристике трассы определя­ют необходимую скорость движения пульпы, потребное количество воды, диаметр трубопровода, сопротивления дви­жению и потребный на­пор или давление для их преодоления, производительность насоса и мощ­ность двигателя, а в самотечных установках - размеры желоба и необ­ходимый уклон.

Весьма эффективным видом транспорта в условиях пересеченной и горной ме­стности являются грузовые подвесные канатные дороги. По сравнению с автомобиль­ным и желез­нодорожным транспортом ГПКД имеют ряд преимуществ: независимость от рельефа местности, что позво­ляет прокладывать их по крат­чайшему расстоянию; возможность подъема груза на значительную высоту и выгрузки его как в ко­нечном пункте, так и по трассе дороги; возможность поворота трассы дороги в одном пункте на угол до 180°, что особенно важно при прокладке трассы канатной дороги в стесненных ус­ловиях промышленной площадки. При выборе ГПКД нужно предвидеть возможные проблемы на этапе их строительства и сложности в обслуживании линейных устройств.

 

ПОВТОРИМ

· Расскажите о назначении и классификации транспортирующих машин.

· Сравните области применения ленточных и пластинчатых конвейеров.

· Как определить потребную мощность привода ленточного конвейера?

· Как вычислить производительность ленточного конвейера при транспор-тировании насыпных грузов?

· В чем отличия грузонесущих конвейеров от грузоведущих?

· Перечислите особенности подвесных конвейеров.

· Как вычислить потребный диаметр трубопровода пневмотранспортной установки?

· Как определить суммарные потери напора в трубопроводах гидротранс-портной установки?

· Какова последовательность действий при выборе гидротранспортной установки?

· Расскажите об устройстве двухканатной ГПКД.

 

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 496; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!