ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

В даний час на території України працюють 153 шахти. Згідно з повідомленням Міністерства вугільної промисловості та енергетики, з початку 2012 року було видобуто в кількості 56,8 мільйона тонн вугілля. Висока продуктивність повністю залежить від якості обладнання, видобувного вугілля, а саме - від механізованого комплексу. Чільною складовою комплексу, без якої неможливо його функціонування є гідрофікована механізоване кріплення (ГМК), експлуатаційні властивості якої визначаються параметрами гідроенергетичній установки (ГЕУ). У цьому зв'язку до ГЕУ пред'являються високі вимоги з безпеки і надійності для ефективної роботи не тільки кріплення, але і всього комплексу в цілому.

1. Актуальність теми

Насосна станція (НС), вона ж ГЕУ, зазвичай складається з двох високонапірних агрегатів (ВНА) і підживлювальної установки (ПУ). На малюнку 1 представлена насосна станція СНД 300/40

Насосна станція СНД 300/40

Рисунок 1 – Насосна станція СНД 300/40

Основними складовими, визначальними технічний рівень ВНА, є робочі параметри насосів, що входять в систему, такі як тиск нагнітання, подача насоса, спосіб регулювання подачі і параметри віброакустичних характеристик. Останні повинні відповідати вимогам нормативної документації, а саме - рівень звуку, генерований віброакустичним шумом, не повинен перевищувати сани-тарних норм 80 дБА. У теж час, для сучасних насосних станцій, технічними умовами встановлено рівень шуму 110 дБА, що очевидно перевищує санітарно-допустимі норми. Фактичні параметри вібраційних характеристик ВНА не відповідають встановленим вимогам, що призводить до низьких рівнів надійності насосних станцій, зниження їх ресурсу майже в два рази і зменшення ефективності роботи. Також перевищення санітарних норм призводить до зростання числа професійних захворювань персоналу, тим самим знижуючи продуктивність праці і порушуючи гігієну праці. Всі вищевказані фактори визначають необхідність створення сучасних насосних станцій із зниженими рівнями вібрації і шуму [1].

2. Огляд і аналіз предмета досліджень і розробок по темі

Рішення завдання проектування і конструювання сучасних насосних станцій починається з аналізу розвитку конструкцій і параметрів насосних станцій, що відображають їх показники - енергоозброєність, тиск, подачу. Як вже було сказано раніше, сучасні НС (типу СНД) складаються з силового пятіплунжерного насоса, бака і сполучних рукавів. Силовий насос являє собою горизонтальний пятіплунжерний насос, плунжера якого механічно не пов'язані з штовхачами приводного кривошипно-шатунного механізму. Переміщення плунжеров при всмоктуючому ході відбувається під дією тиску, створюваного підживлювальним насосом. Приводний механізм станції складається їх ексцентрикового валу і штовхачів, які взаємодіючи один з одним приводять в дію шатуни. Штовхач і ексцентриковий вал утворюють кривошипно-шатунний механізм, який перетворює обертовий рух вала в поступальний рух штовхача, що взаємодіє з вільним плунжером гидроблока [2].

На анімованому малюнку 2 представлена робота кривошипно-шатунного механізму.

Спрощена схема п'ятиплунжерного кривошипно-шатунного механізму

Рисунок 2 – Спрощена схема п'ятиплунжерного кривошипно-шатунного механізму
(анімація: 5 кадрів, постійне повторення, 36 кілобайт)

Енергоозброєність насосних станцій постійно зростає, що пов'язано з підвищеними вимогами до гідроенергетичним установкам (ГЕУ) механізованих кріплень, очисних комбайнів експлуатуються в складних гірничо-шахтних умовах [3].

Для ефективної роботи кріплень в складних гірничотехнічних умовах сформувалися такі вимоги до ГЕУ: необхідно підвищувати тиск початкового розпору гідростійок (до 40-52 МПа), застосування ефективних способів регулювання подачі і оптимальної взаємодії всіх контурів системи кріплення, зниження віброактивності і підвищення надійності ГЕУ. Насосна станція повинна забезпечувати ефективну роботу механізованого кріплення для надійного управління покрівлею і станом вміщуючих порід у відповідності з характером прояву гірського тиску в лаві. Крім того, вимоги до швидкості кріплення і коефіцієнту затягування покрівлі постійно підвищуються у зв'язку з інтенсифікацією робочих режимів очисних комплексів із застосуванням високопродуктивних комбайнів [4].

З розвитком робіт зі створення ГЕУ в останні 10 років виникла необхідність додаткового аналізу зміни параметрів і технічних характеристик їх ВНА. А саме необхідно приділити увагу вдосконаленню динамічних властивостей ВНА, з метою забезпечити зниження вібрацій і шуму, що генеруються джерелами.

Як видно з результатів розрахунку звукового тиску на підставі вимірів, виконаних МакНІІ, наведених у таблиці, фактичний рівень звуку, генерований сучасними українськими насосними станціями, перевищує допустимі норми [1].

У розвитку структурних схем ВНА можна виділити два основних напрямки [5]:

Насосні станції із застосуванням радіально-плунжерного насоса з ексцентриковим приводом. Така схема використовується в насосних станціях СНТ 5, 6. Однак такі насоси (типу ВНР 32/20) мають ряд недоліків при використанні в ВНА - погана змащуюча здатність емульсії, надто висока динаміка дискретного способу регулювання подачі, недостатній тиск нагнітання (20МПа), що не забезпечує виконання вимог до зусиль первісного розпору гідростійок. Навіть при роботі в умовах легень (А1) і среднеустойчівой (А2) покрівель одна така насосна станція не може забезпечити необхідні вимоги щодо ефективного функціонування механізованого кріплення. Також насосні станції обмежують швидкість кріплення і мають невисокими показниками надійності.

Другий варіант структурної схеми ВНА включає в себе високонапірний насос з лінійним розташуванням плунжеров, крівшіпно-шатунним механізмом у приводі від асинхронного двигуна і зубчастої передачею. Найбільш часто зустрічається привід станцій, таких як СНТ, СНД, фірми Hauhinco. Для таких схем характерні висока енергоозброєність, достатні показники тиску і подачі.

Однак, переваги цих насосних станцій затьмарюються високими рівнями вібрації і шуму, що істотно знижують надійність і ресурс насосного агрегату. До того ж в умовах переходу на довгі лави виявилося, що станції СНТ з одним насосним агрегатом не можуть забезпечити необхідні експлуатаційні характеристики, що зажадало створення та застосування насосних станцій типів СНД з двома ВНА [4].

Як видно, деякі українські насосні станції з такою компонувальною структурою, можуть задовольнити сучасні вимоги до ГЕУ по номінальному тиску і подачі.

Крім того, насосні станції класифікуються за способом регулювання подачі робочої рідини (РЖ) і видах регуляторів [5].

Найбільш поширені насосні станції (СНТ, СНД і ін) з дискретною способом регулювання подачі РЖ. Цьому способу притаманні відомі недоліки [1,2,6] в тому числі - формування вібрації і шуму в джерелах ВНА при1 перехідних режимах «навантаження-розвантаження» силового насоса. Перспективна схема управління насосної станції на базі частотно-регульованого приводу дає можливість плавно регулювати подачу, підвищуючи надійність і безпеку експлуатації ВНА. Тим не менше, використання такої схеми не скасовує необхідність знижувати віброактивність агрегатів. Частотно-регульований привід використовують в деяких типах насосних станціях фірма «Хаухінко», однак таке регулювання також не забезпечує безшумну роботу ВНА, тому що у структурі ВНА збережені кривошипно-шатунні механізми - активні джерела вібрації і шуму.

Можна вважати прогресивним напрямком проектування високопродуктивних ГЕУ розробки німецької фірми HAUHINCO. Фірма налагодила виробництво триплунжерні і пятіплунжерних високонапірних насосів ЕНР-3К декількох типорозмірів з варійованими значеннями подачі робочого тиску. Для ряду насосних агрегатів передбачено варіювання частотами обертання приводних механізмів і діаметрами плунжеров в гідроблок, що дозволяє отримувати різні значення подач і тиску нагнітання на одному агрегаті.

При комплектації насосної станції одним насосом ЕНР-3К110, забезпечується подача 129 л / хв і тиск 46,5 МПа, а комплект з двох насосів ЕНР-3К50 - подачу 102 л / хв при тиску 50 МПа. Такі технічні характеристики дозволяють найбільш вигідно підбирати тиску і витрата для забезпечення заданих умов оптимального взаємодії кріплення з покрівлею і необхідної швидкості кріплення. Частотно-регульований привід насосних станцій дозволяє плавно регулювати подачу в діапазоні від 30 до 100% [1].

Також можна вважати досить перспективними високонапорні насосні установки швейцарської фірми HIDROWATT. Вони працюють на базі радіально-поршневих насосів з герметично-ущільненими поршневими блоками і примусової мастилом. Герметично-ущільнені поршневі блоки з регенерується мастилом забезпечують високу швидкість руху поршнів, відсутність витоків і високий ККД насоса.

Незважаючи на відсутність у схемі зубчастої передачі і кривошипно-шатунного механізму, актуальність зниження віброакустичних характеристик зберігається, оскільки обертається високошвидкісна динамічна система, з наявністю збурень в двигуні і клапанних розподільниках, генерує досить високі рівні вібрації і шуму, що зобов'язує фірму рекомендувати операторам застосовувати засоби індивідуального захисту від шуму [6].

Висновки

Проведений аналіз ВНА дозволяє обгрунтовано встановлювати раціональну область застосування їх окремих типорозмірів у складі насосних станцій стосовно конкретних умов експлуатації очисних комплексів у Донецькому вугільному басейні.

В даний час не вирішені всі проблеми створення ефективних сучасних гідроенергетичних установок. Для створення надійних малошумних і високопродуктивних насосних станцій систем гідроприводу механізованих кріплень очисних комплексів необхідні додаткові дослідження динамічних властивостей насосних агрегатів та їх робочих процесів.

При проектуванні енергонасичених малошумних насосних агрегатів з кривошипно-шатунними механізмами в приводі лінійно розташованих поршнів доцільно використовувати висновки та рекомендації роботи [1].

Важливе зауваження:

При написанні даного реферату марігстрская робота ще не завершена. Остаточне завершення грудня 2013 Повний текст та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  1. Гуляєв В.Г. Віброакустичні процеси і надійність гідроенергетичних установок очисних комплексів: монографія / К.В.Гуляев, С.А.Кітаева; під заг. ред. В.Г.Гуляєва. - Донецьк: Технопарк ДонДТУ «Унітех», 2012. - 224 с.: Іл, табл.
  2. Станції насосні СНД Інструкція з експлуатації СНД300/40.00.00РЕ, ДП Дондіпровуглемаш.
  3. Гуляєв В.Г., Бойко Н.Г. Вимоги до гідроенергетичним установкам механізованих кріплень нового технічного рівня / В.Г.Гуляев В.Г., Н.Г.Бойко / / Известия гірничого інституту, № 2, 2000. - С.47-51.
  4. Косарєв В.В. Насосні станції ДП Дондіпровуглемаш нового покоління як джерело гідравлічної енергії у складі гідроприводу механізованих кріплень / В.В. Косарєв, Н.І. Стадник, Ю.І. Варшавський та ін / / Зб. наукових праць. - Донецьк,-Дондіпровуглемаш, 2008. - С. 484-492.
  5. Пономаренко Ю.Ф. Насоси та насосні станції механізованих кріплень / Ю.Ф.Пономаренко / / М.: Недра, 1983. - 183 с.
  6. Керівництво по експлуатації та техніки безпеки радіально-поршневого насоса R180 S. HYDROWATT AG, Швейцарія, 2011. - 50 с.
  7. Гуляєв В.Г. Проектування і конструювання гірничих машин і комплексів. Ч.1. Виїмкові комбайни. (Теорія робочих процесів і методи підвищення надійності) Учеб. посібник. - Донецьк: ДВНЗ «ДонНТУ», Технопарк ДонДТУ «УНІТЕХ», 2011. - 322с., Іл.
  8. Механізовані крепі очисних комплексів і агрегатів / П.А. Горбатов, В.Г. Гуляєв, Н.М. Лисенка та ін Навчальний посібник з грифом Мінвузу України / / Донецьк.: Новий світ, 1997. - 275 с., Іл.