ДонНТУ   Портал магистров

Леженин Алексей Игоревич

Факультет интегрированных мехатронных систем

Кафедра энергомеханических систем

Специальность Технологические машины и оборудование

Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика

Научный руководитель: к.т.н., проф. Коломиец Валерий Сергеевич

Резюме Биография Реферат Библиотека Ссылки Отчет о поиске Индивидуальный раздел

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

• Введение
• 1. Актуальность темы
• 2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты
• 3. Гидроимпульсатор
• 3.1 Принцип работы Гидроимпульсатора
• 4. Необходимая модернизация системы водоснабжения холодильных плит доменных печей.
• Выводы
• Список источников

Введение

Развитие гидроимпульсного оборудования, неразрывно связано с необходимостью автоматизации необходимых расчётов. Для этого нами была изучена предложенная модель. Взятая из кандидатской дисертации: «математическое моделирование гидроударов в разветвлённых трубопроводных системах», за авторством канд, физ-мат. наук Бураевой Людмилы Александровны.[1] Её работа позволяет изучить явление гидроудара в замкнутых разветленных трубопроводах, что напрямую связано с темой магистерской работы, целью которой ставиться улучшение качества очистных мероприятий холодильных плит доменного производства и как следствие увеличение срока службы, что влечёт сокращение трат на обслуживание.

Рассмотрим само явление гидроудара. Гидравлический удар – это не стационарное явление, вызванное разрывом жидкости и характеризуемое волной повышенного давления. [2] Обычно гидроудар рассматривается как негативное явление, что влечёт за собой разрушение гидравлической системы, в которой он произошел. В нашей работе, на основе созданной в ДонНТУ установке (гидроипульсатор), планируется создание системы, предназначенной для очистки труб от калия-магниевых отложений, ведущих к ухудшению теплопроводности холодильных плит.

Предприятия неполного цикла производят чугун или сталь. Предприятия, производящие сталь без чугуна, называются предельными. К этой группе относятся и трубопрокатные заводы. Предельная металлургия ориентируется в основном на источники вторичного сырья (отходы металлургического производства, отходы от потребляемого проката, амортизационный лом) и на потребителя готовой продукции, т.е. на машиностроение. В данном случае и источник сырья, и потребитель представлены в ином лице, так как наибольшее количество металлического лома накапливается в районах развитого машиностроения. [3-6]

1. Актуальность темы

По оценкам и расчетам группы анализа рынков MetalResearch, мировой рынок чугуна (передельного) в 2022 году показал значительное увеличение объема продаж в 2 квартале 2022 года. Аналитики оценивают это изменение в +20,5% по отношению к 1 кварталу 2022 года. [7]

Предлагаемый нами метод позволит сократить расходы на содержание в долгосрочной перспективе. Увеличив срок эксплуатации холодильных плит доменных печей, в противном случае требующих регулярной замены. Так же актуальность данной темы обусловлена возможностью адаптации полученной системы на другие отрасли промышленности и общее развитее гидроипульсной технике имеющей возможности для применяя в различных сферах, в том числе в бытовой.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Цель работы – повышение эффективности сохранения исходных параметров холодильных плит доменной печи. [8] Для увеличения срока эксплуатации и получения долгосрочного экономического эффекта.

Задачи работы.:

1. Исследование текущих методов очистки и их оценка.
2. Описание и оценка нового метода очистки.
3. Формулирование математической модели.
4. Оценка качества нового подхода расчёта, формулирование рекомендаций.

Объект исследования: пульсирующая струя, как инструмент, для улучшения удаления карбонатных отложений со стенок змеевиков.

Предмет исследования: метод автоматизации необходимых расчётов для актуализации работы под текущие возможности и требования.

В рамках магистерской работы планируется получение актуальных знаний по следующим вопросам.

1. Получение программного обеспечения для упрощения расчетных мероприятий.
2. Определение применимости данного подхода к реальным задачам.
3. Возможности модификации текущих систем под нужды нового метода очистки холодильных плит.
4. Возможности точной оценки полученных результатов.

В экспериментальной части магистерской работы планируется построение полноразмерной действующей установки для получения экспериментальных данных и их соотношения с данными полученными теоретически. Для оценки метода программного расчёта как действительного.

3. Гидроимпульсатор

Гидроимпульсатор - агрегат для создания непрерывных нестационарных жидкостных струй и управления ими для обеспечения разрушения угля, г. п. Применяется самостоятельно или как исполнит. орган горн. комбайнов [9]

3.1 Принцип работы Гидроимпульсатора

Гидроимпульсатор работает следующим образом. При открытом вентиле управления и, вода, поступающая по переводной трубке 10 из магистрального трубопровода 9 в под диафрагменное пространство воздушной полости 8, свободно истекает в атмосферу. Это приводит к тому, что в поршневой полости со стороны седла 5 (полость А) давление остается близким к атмосферному. Поэтому, когда вода поступает из магистрального трубопровода 9 во внутреннюю полость поршень-клапана 4 и давление в поршневой полости со стороны седла 6 (полость В) становится равным подводимому, последний перемещается в крайнее левое положение до упора в седло 5. В результате вода, пройдя через генератор колебаний, заполняет ударный трубопровод 3 и истекает через рабочую насадку 12. После этого необходимо вентиль управления 11 закрыть, что приведет к росту давления в полости А до подводимого. Равенство давлений в полостях А и В поршень-клапана 4 приводит к перемещению его в крайнее правое положение до упора в седло высокой стороны 6. Открывается доступ воды из трубопровода 2 к сбросной насадке 7 и прекращается доступ воды в трубопровод 3. Происходит разгон воды в ударном трубопроводе 2 до максимально возможной скорости.

Ввод гидроимпульсатора в режим автоколебаний происходит после снижения давления в полости А до величины меньшей, чем давление в полости В, путем открывания вентиля управления 11. В дальнейшем давление в полости А остается постоянным и по величине меньшим, чем подводимое (в магистральном трубопроводе 9). Как только давление в полости А станет ниже, чем в полости В, поршень-клапан 4 переместится в крайнее левое положение. Закрывается доступ воды к сбросной насадке 7 и оба ударных трубопровода сообщаются между собой. Начинается высокая; фаза колебаний потока в ударном трубопроводе 2. Поступая в ударный трубопровод 3 меньшего сечения, поток воды имеет большую скорость по сравнению со скоростью потока воды, проходящего в это время по ударному трубопроводу 2, так как сечение последнего больше. Таким образом, по обоим ударным трубопроводам от генератора колебаний распространяются ударные волны повышенного до одинакового давления, но различной скорости, причем скорость в трубопроводе 3 больше, чем в трубопроводе 2. Когда ударная волна, распространяющаяся по трубопроводу 3, достигает рабочей насадки 12, скорость потока уменьшается , т. к. сопротивление насадки больше, чем сопротивление трубопровода 3. В результате этого, давление снова возрастает, и волна этого вторично повышенного давления распространяется от рабочей насадки 12 к генератору колебаний. В это же время по ударному трубопроводу 2 в сторону гидропневмоаккумулятора 1 распространяется волна предварительно повышенного давления, которая отражается от последнего волной подводимого давления. Когда отраженная от гидропневмоаккумулятора 1 волна подходит к генератору колебаний, давление у последнего снижается и становится меньше, чем давление в полости А поршень-клапана. В результате разности давлений в полостях А и В, поршень-клапан 4 перемещается в крайнее правое положение. Доступ воды из трубопровода 2 в трубопровод 3 прекращается, а сбросная насадка 7 открывается. Оканчивается высокая фаза колебаний давления в ударом трубопроводе 2 и начинается низкая. К гидропневмоаккумулятору 1 распространяется первая волна пониженного давления. После того как эта волна отразится от гидропневмоаккумулятора и поДойдет к генератору колебаний , давление перед сбросной насадкой 7, в полости В несколько возрастает, оставаясь, однако меньшим, чем постоянное давление в полости А поршень-клапана 4. Поэтому сбросная насадка 7 остается открытой и по ударному трубопроводу 2 распространяется следующая волна пониженного давления и т. п. При работе гидроимпульсатора в таранном режиме количество волн давления, пробегающих по ударному трубопроводу 2, в оба конца в низкой фазе обычно равно 3-5 и зависит от величины постоянного давления в полости А поршень-клапана 4. Закрытие сбросной насадки 7 и окончание низкой фазы колебаний давления воды в ударном трубопроводе 2 происходит тогда, когда давление перед сбросной насадкой 7 и в полости В поршень-клапана 4, возрастающее скачкообразно с каждым приходом отраженной от гидропневмоаккумулятора 1 волны, не станет больше, чем в полости А. В течение низкой фазы в трубопроводе 2, он гидравлически не связан с трубопроводом 3. Поэтому колебания потока в обоих трубопроводах не влияют друг на друга. [9]

4. Необходимая модернизация системы водоснабжения холодильных плит доменных печей.

Для подключения установки необходима модернизация системы водоснабжения, чтобы включить гидроимпульсатор в систему. Замена силовой установки не требуется, достаточно модернизировать трубопровод.

Рассмотрим принципиальную схему системы подключения холодильных плит (рис 4.1).

Таким образом можно определить, что есть два варианта подключения один подключение к кольцевому трубопроводу, второй вариант подключения к напорному коллектору. Оба варианта имеют ряд преимуществ и недостатков.

В первом случае систему можно смонтировать вплоть до завершения срока эксплуатации. Простота монтажа и эксплуатации. К недостаткам можно отнести гидравлические потери, и как следствие перерасход энергии.

Во втором случае к преимуществам можно отнести мобильность, местность применения и возможность уменьшить габариты установки и требования к входной мощности. К недостаткам тут можно отнести: необходимость монтажа всех коллекторов, которые подлежат замены на новый тип (рис 4.2).

Выводы

Данная работа направлена на решение научно-технической задачи по модернизации системы очистки холодильников доменных печей и в установке рациональных параметров устройства, создающего пульсирующую струю обеспечивающую эффективность процесса очистки холодильных плит, что предотвращает пагубное влияние высоких температур на огнеупорную кладку доменной печи.

Использование предложенного метода приведет к увеличению срока эксплуатации системы охлаждения и доменной печи в целом.

Основные выводы, научные и практические результаты работы:

1. Оценка возможностей гидроимпульсаторов
2. Определение применимости данного подхода к реальным задачам.
3. Возможность модификации текущих систем под нужды нового метода очистки холодильных плит.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя.

Список источников

1. Бураева, Людмила Александровна, "Математическое моделирование гидроударов в разветвленных трубопроводных системах" - стр 165
2. Жуковский, Николай (1900), "Uber den hydraulischen Stoss in Wasserleitungsrohren" [О гидравлическом ударе в водопроводных трубах], Мемуары Императорской академии наук Санкт-Петерсбурга, 8-я серия (на немецком языке), 9 (5): 1-71
3. Арбатов А. Минерально-сырьевая база страны//Экономист. - 2000. - №2
4. Региональная экономика: Учебник для вузов/ Т.Г. Морозова, М.П. Победина, Г.Б. Поляк и др.; Под ред. проф. Т.Г. Морозовой. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ, 2001
5. Российский статистический ежегодник. 2007/Статистический сборник/Росстат. - М., 2007
6. Экономическая география России: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальностям экономика и управления/Под редакцией Т.Г. Морозовой. - 3-е издание. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007
7. International Metallurgical Research Group - Аналитическое исследование
8. Оборудование доменных цехов [Текст]: учеб. пособие / П.Ф. Гахов, А.А. Харитоненко. – Липецк: изд-во Липецкого государственного технического университета. 2014. – 132 с.
9. Гидроимпульсные устройства. В.С. Коломиец, Н.С. Сургай, М.П. Сорокопуд, А.Л. Зуйков, В.Е. Лагода / Патент на полезную модель №21305. Украина, 2007г.