Файл: Лобанов, Д. П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ учеб. пособие.pdf

При работе следует учитывать, что насадки больших размеров сохраняют свои первоначальные динамические характеристики на больших расстояниях.

При подземной гидравлической разработке угольных пластов в основном применяются гидромониторные струи с напорами воды от 400 до 1000 м вод. ст. и с диаметром насадок от 17 до 32 мм. Лучшие результаты дают гидромониторы с успокоителями.

Действие успокоителей на формирование струи в канале ствола гидромонитора оценивается по величине осевого динамического давления. Оказалось, что струя с наибольшим осевым динамическим давлением формируется при условии установки успокоителя сотового

место установки успокоителя — расстояние от конусной части ствола до успокоителя, приблизительно составляющее 2 D ствола.

Успокоители (рис. 70) изготовляются в виде цилиндрического стакана с внутренним диаметром, меньшим диаметра ствола. Попе­ речные ребра выполняются из стальных пластинок толщиной 1 мм.. В расточку ствола можно устанавливать одновременно несколько стаканов.

§ 3. ГИДРОМОНИТОРЫ С ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Совершенствование технологии работ с гидравлическим раз­ рушением горной массы или породного целика в значительной степени определяется качеством выполнения отбойных операций: вруба, последовательности и времени воздействия на отдельные части целика и поддержания заданного расстояния гидромонитора от забоя. Успешное ведение этих операций при ручном управлении требует определенного навыка и зависит от ряда факторов: степени видимости груди забоя, квалификации оператора, требований тех­ ники безопасности в части приближения гидромонитора к забою.

Освоение дистанционного управления работой гидромониторов обеспечивает повышение эффективности операции размыва. Приме­ нение этого вида управления позволяет для определенных типовых

168

обстановок располагать конкретными программами выполнения отбойных операций в зависимости от горнотехнических условий.

Дистанционное управление (рис. 71, 72) осуществляется с приме­ нением электрогидравлической или гидравлической системы. Для гидромонитора, показанного на рис. 71, может применяться любая система. Рабочей жидкостью в любом случае является трансфор­ маторное масло. Оно распределяется но узлам от маслонасосной станции, состоящей из насоса и гидропривода. В применяемых конструкциях источником энергии для насоса является электри­ чество.

Перемещение ствола в горизонтальной и вертикальной пло­ скостях выполняется при помощи гидравлических цилиндров. Меха­ низмы и устройства управления: масляный насос с электродвигателем,

Рис. 71. Гидромонитор ГМН-250 с дистанционным управлением:

1 —гидравлическиецилиндры; 2—шланги; S —пультуправления; 4 —салазки; J—опора

золотниковый переключатель, масляный бак и шланги размеща­ ются на дополнительном основании. Дистанционное управление гидромонитором ведется с переносного пульта, на котором уста­ навливается пусковая электрическая (кнопки) или гидравлическая аппаратура (краны).

В случае автоматического управления в систему включаются исполнительные механизмы, реле времени и различная командная аппаратура.

Система дистанционного управления для гидромониторов, рабо­ тающих в подземных выработках, принципиально не отличается от таковой на других гидромониторных установках (см. рис. 72). В эту систему включают дополнительно блок автоматики для обеспечения работы гидромонитора по определенной программе. В блоке про­ грамма движения ствола записывается на специальной ленте. При помощи специального механизма эта лента протягивается через «читающее» устройство, которое и передает команду на гидроци­ линдры.

Из новейших конструкций системой дистанционного (или авто­ матического) управления снабжены гидромониторы ГМС-Д-300 (для открытых выработок) и ГДЦ-5м (для подземных выработок) по разработкам соответственно институтов Гипроуглеавтоматнзация и ВНИИГидроуголь.

169

§ 4. НАСОСНОЕ II ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Для создания напора воды у гидромониторов применяют раз­ личное насосное о б о р у д о в а н и е , в основном это центро­ бежные и поршневые насосы. В отдельных случаях в систему водо­ снабжения включают водонапорные резервуары, располагаемые на высоких отметках у естественного источника воды.

Наибольшее распространение в практике гидромеханизации полу­ чили центробежные насосы (о поршневых насосах см. и в гл. VIII). Они выпускаются различных типов и конструкций. Технические данные некоторых из них приведены в табл. 10.

Рнс. 73. Центробежный насос типа «Д»:

J — корпус; 2 — подшипник; 3 — вал; 4 — сальник; 5 — трубка для воды; 6 — крышка

корпуса; 1—8 — рабочее колесо; в — грундбукса; 10 — защитная втулка; 11 — камера под­ шипника; 12 — кронштейны

Новейшие конструкции центробежных насосов выполняются спиральными с улитками и несколькими рабочими колесами. Коли­ чество рабочих колес в таких насосах достигает четырех. Число оборотов у быстроходных насосов до нескольких тысяч в минуту. В комплексах гидромеханизации на геологоразведочных и горных предприятиях наиболее широко применяют одно- и двухколесные насосы с меньшими скоростями вращения. Это объясняется тяже­ лыми условиями эксплуатации оборудования (часто на загрязненной воде, при значительном насыщении воздухом и др.). Конструктивная схема простейшего одноколесного насоса приведена на рис. 73.

Как следует из схемы насоса, исполнение его имеет ряд суще­ ственных достоинств: равномерное распределение нагрузки при

171

вращении колеса на вал с двумя опорами, наличие защитно-уплот- няющпх колец и защитных втулок иа обеих крышках, гидравли­ чески совершенная форма проточных каналов и др.; выполняется насос с двухсторонним всасыванием.

Действие центробежного насоса любого типа состоит в создании разности давления жидкости между нагнетательной и всасывающей сторонами за счет центробежной силы, воздействующей на жидкость в каналах вращающегося рабочего колеса. В результате этого уг вса­ сывающего патрубка насоса образуется разряжение (или вакуум), благодаря чему происходит непрерывное поступление воды в корпус насоса.

а

200.о

Ю0=-

600 Q, м3/ч 0

Рис. 74. Рабочие характеристпкп2центробежных насосов:

а — при разных скоростях враще­ ния: J, 2 Ш3 — соответственно п ~

Работа центробежного насоса характеризуется следующими па­ раметрами: расходом перекачиваемой воды Q, м3/ч; напором на­ соса Н , м вод. ст.; потребляемой из сети мощностью N, кВт; числом оборотов рабочего колеса п, об/мин; коэффициентом полезного действия т)0 и высотой всасывания (подробно рассмотрено ранее).

Связь между указанными выше параметрами (при соответству­ ющей всасывающей способности) насоса определяется так называ­ емыми рабочими характеристиками: Н {Q), N {Q) иц 0 (<?). Эти характе­ ристики для любого насоса получают экспериментальным путем (при заводских испытаниях). На рис. 74 приведены рабочие харак­ теристики центробежных насосов при различных скоростях вращения рабочего колеса. Для любой машины данного типа общий характер кривых остается одинаковым, хотя вследствие различий в конструк­ тивном исполнении (размеров и конфигураций проточных каналов, формы и размеров рабочего колеса и др.)^кривые проходят под различными углами к оси абсцисс; изменяются также абсолютные значения к. и. д. от 0,7 до 0,92.

172

Для изготовления насосов широко используется чугунное литье (для корпуса, кронштейнов и рабочих колес). В последние годы находят распространение детали из высокопрочного серого чугуна. Для обеспечения гидравлического уплотнения сальниковых узлов к насосу подводится напорная вода.

Двух- и четырехколесные насосы выполняются по конструктив­ ной схеме, обеспечивающей последовательную подачу воды под напором из предыдущего колеса в последующее. Этим достигается соответствующее последовательное увеличение напора (в то Ще время значительно усложняется конструкция и уменьшается надеж­ ность работы вследствие характерного нарушения динамического равновесия между низкой и высокой сторонами каждого рабочего колеса).

Двухступенчатые насосы спирального типа выполняются с разъ­ емным корпусом по горизонтальной оси. Жидкость засасывается через полуспиральный канал в рабочее колесо первой ступени. Отсюда оиа направляется сначала в кольцевой диффузор, а затем в спиральную камеру. Далее поток идет по переводному каналу корпуса в рабочее колесо второй ступени (рис. 75).

Отличительные особенности конструктивного выполнения этих насосов:

1) опорные подшипники расположены на концах корпуса, что обеспечивает резкое уменьшение осевого давления;

2) вместо сальниковых уплотнений используются более совер­ шенные щелевые или лабиринтные уплотнения;

3) конструкция компактна, обеспечивается простота сборки п разборки.

При сооружении насосных станций для комплексов гидромеха­ низации агрегаты с насосами комплектуются в параллельно собран­ ные установки (а в отдельных случаях и при последовательном подключении), включая резервные машины. Оборудование распо­ лагается в утепленном или холодном помещении, а в определенных климатических районах и на открытых площадках. На крупных центральных станциях водоснабжения предусматривается регули­ руемый привод для изменения числа оборотов насосов (и соответ­ ственного повышения или уменьшения расхода и напора; см. рис. 74). В тех случаях, когда требуется увеличение напора без замены сило­ вого оборудования на насосных станциях, включают агрегаты по схеме последовательного соединения (при условии идентичности рабочих характеристик).

Для гидравлических установок со струями высокого и сверх­

ходами и большими давлениями. Как отмечалось ранее, номенкла­ тура таких насосов ограничена. Отдельные типоразмеры поршневых насосов созданы специально для перекачки промывочных^жидкостей и шламов, а^плунжерные — для систем гидропривода;

173

Наиболее распространенными являются насосы двойного дей­ ствия (как обладающие наибольшей компактностью) и тройного действия (как обеспечивающие наиболее плавную подачу жидкости в трубопровод). В отличие от машин для чистой воды, подобного типа насосы для шламов выполняются более прочными.

Материалом для изготовления корпуса насосов являются чугун или сталь, а для клапанных коробок — углеродистое и легированное

Рпс. 75. Двухколесный спиральный насос по схеме машины типа 10НМК-2:

1 — корпус; г — рабочее колесо; з — полуспиральный канал; 4 — диффузор (улитка); 5— переводной канал; 6 и 7 — подшипники; 8 — уплотнительное кольцо; 9 — разгрузочный

клапан

стальное литье. Конструкции насосной камеры выполняют такой формы, при которой не образуются воздушные мешки; скаплива­ ющийся воздух отводится к нагнетательному клапану, который поме­ щается для этой цели в самой высокой точке камеры (рис. 76).

Применяют различные типы поршней: дисковый с кожаными манжетами, с лабиринтовым уплотнением, с металлическими коль­ цами и др. В зависимости от вида перекачиваемых материалов для уплотнения используют резину, прорезиненные ткани и другие материалы, закрепляемые в разборном поршне. Поршневые штоки выполняются из стали.

.174

Phc.J76. Продольный разрез поршневого насоса типа УВ-3:

Уплотнительные поршневые кольца и втулки рабочих цилиндров насосов (при работе на загрязненной жидкости) подвержены зна­

Неплотности наружного сальника легче заменить п устранить, чем неплотности внутренних поршней, вследствие чего плунжеры полу­ чили большее распространение.

Материалом для изготовления плунжера являются чугун или сталь. Для увеличения износостойкости поверхность плунжера тщательно отшлифовывается и отполировывается. Конец плунжера выполняется закругленным, а в быстроходных насосах — конусным. Для предотвращения утечки перекачиваемой жидкости из цилиндра насоса в месте прохождения поршневого штока применяют сальни­ ковые уплотнения.

При перекачке жидкости с твердыми частицами для достижения плотности, помимо металлических прокладок, используются кожа, резина и дерево (мягкие прокладки употребляются в соединении с металлическими вспомогательными накладками). В этом случае

для поршневых насосов выражается приблизительно прямой, парал­ лельной оси иапоров, т. е. производительность поршневого насоса при постоянном числе ходов поршня в минуту остается практически постоянной, но развиваемый насосом напор изменяется.

При достаточно совершенном конструктивном исполнении совре­ менные поршневые насосы даже при перекачке гидросмесей имеют к. п. д. 0,7—0,8. Как уже отмечалось, поршневые насосы для буре­ ния развивают напоры до 3200 м вод. ст., а плунжерные для гидро­ привода — до 5000 м вод. ст. и более (технические данные по неко­ торым типоразмерам см. также в гл. VIII).

Следует отметить, что центробежные насосы имеют существенные преимущества перед поршневыми насосами, а именно: малые габа­ ритные размеры, меньшие фундаменты, более простой уход и ремонт, отсутствие клапанов и прочих деталей, осложняющих часто работу агрегатов и др. Однако до настоящего времени применяемые центро­ бежные насосы развивают напоры не более 103 м вод. ст. Основное преимущество поршневых насосов — способность перекачивать жидкости (в т. ч. гидросмеси) при значительных создаваемых напорах и сравнительно высоком к. и. д., вследствие чего они нашли широкое применение в геологоразведочной и горной промышленности.

Т р у б о п р о в о д ы , по которым подается вода или гидросмесь под давлением, в зависимости от назначения и продолжительности эксплуатации без перекладки разделяют на магистральные, про­ ложенные до шахты или карьера, карьерные или шахтные и забой­ ные. Магистральные и шахтные (карьерные) трубопроводы обычно

176