Как оценить YLCSD800 для работы с длинным напорным трубопроводом
Земснаряд с фрезерным рыхлителем YLCSD800 подходит для работы с длинным напорным трубопроводом только в том случае, если его насос способен обеспечить требуемый расход пульпы при сопротивлении всей трассы. Одной лишь заявленной дальности транспортировки недостаточно для такой оценки: трубопровод одинаковой длины может создавать совершенно разную нагрузку в зависимости от диаметра, перепада высот, осадка и рабочей концентрации. Сначала определите рабочий режим, а затем сопоставьте полученную характеристику системы с характеристикой насоса для предлагаемой конфигурации.
Определите рабочий режим до сравнения производительности насоса
Сначала задайте требуемую производительность по твердым веществам и предполагаемое количество рабочих часов. Пересчитайте целевую производительность в расход пульпы, используя реалистичный диапазон концентраций твердых веществ в трубопроводе и плотность материала. Уточните, относится ли показатель производительности к объему материала в естественном залегании, объему доставленных твердых веществ или сухой массе: эти величины не взаимозаменяемы. Учитывайте содержание воды, а также разницу между объемом ненарушенного грунта и объемом разрыхленного материала.
Определите как обычный, так и напряженный рабочий режим. Последний может сочетать самую длинную трассу, наибольшую высоту подъема и наиболее крупный материал, ожидаемый в ходе работ. Выбор насоса только по расходу чистой воды или для короткого начального участка трубопровода может привести к недостаточному напору после удлинения линии.
Запросите фактическую характеристику грунтового насоса земснаряда, доступную мощность на валу и диапазон рабочих скоростей для рассматриваемой конфигурации YLCSD800. Не делайте выводов о типоразмере насоса, мощности двигателя или максимальной дальности транспортировки только на основании обозначения модели. Рабочая точка должна находиться в допустимых диапазонах насоса и привода с учетом изменений свойств осадка и состояния трубопровода.
Составьте профиль трубопровода, а не ограничивайтесь указанием длины
Нанесите на схему плавучие, подводные и наземные участки, указав внутренний диаметр труб, материал, толщину стенки, отводы, клапаны и конфигурацию выпуска. В гидравлических расчетах используйте внутренний диаметр: износостойкие футеровки, муфты или изменение диаметра труб могут влиять на сопротивление и местную скорость потока. В общую длину входят временные удлинения и обходные участки, а не только расстояние по прямой до места сброса.
При выпуске в атмосферу статическая составляющая напора равна разности между соответствующим уровнем воды в месте дноуглубительных работ и конечным уровнем сброса. Промежуточные верхние точки не просто добавляют свою полную высоту к этой разности, однако они важны для оценки скопления воздуха, пределов давления и условий повторного запуска. Для погруженного выпуска или системы приемки под давлением в расчет необходимо включить давление на выходе.
Рассчитайте потери на трение для каждого участка трубопровода и добавьте потери в фасонных элементах и на выпуске. Затем постройте зависимость требуемого полного напора от расхода и сопоставьте ее с характеристикой насоса, используя метод, подходящий для фактической пульпы. Точка пересечения показывает прогнозируемый рабочий расход; максимальные расход и напор, указанные в техническом паспорте, не достигаются одновременно.
Осадок влияет на результат
Песок, гравий, ил и глина создают разные условия работы трубопровода. Для крупных оседающих частиц нужна достаточная скорость, чтобы поддерживать их движение по линии; слишком малый расход может привести к осаждению и засорению. Мелкодисперсный материал ведет себя иначе, а связная глина может образовывать комки или менять реологические свойства пульпы. Поэтому гранулометрический состав, удельная плотность и доля негабаритных частиц дают больше полезной информации, чем общее описание вроде «песчаный грунт».
Повышение концентрации твердых веществ уменьшает количество воды, переносимой на единицу массы твердых веществ, но также может увеличить сопротивление, износ и риск нестабильной транспортировки. И наоборот, добавление воды может улучшить транспортировку, одновременно снизив производительность по твердым веществам при заданном общем расходе. Оценивайте производительность и гидравлические характеристики вместе, а не рассматривайте концентрацию или расход насоса как независимые целевые показатели.
Диаметр трубопровода предполагает аналогичный компромисс. Больший внутренний диаметр может уменьшить потери на трение при заданном расходе, но одновременно снижает скорость и может повысить риск осаждения. Меньший диаметр увеличивает скорость, однако может потребовать большего давления и ускорить износ. Выбирайте диаметр, обеспечивающий приемлемую скорость транспортировки во всем ожидаемом диапазоне расходов, в том числе при работе фрезерного рыхлителя в грунтах с переменными характеристиками.
Если выемка грунта предназначена для извлечения полезных ископаемых, а не для сброса материала, следует также тщательно оценить технологическую схему. Земснаряд с цепным ковшом для добычи золота и алмазов сочетает разработку грунта ковшами с гравитационным обогащением; среди указанных областей применения — добыча золота, алмазов, циркония и железной руды. Такая схема предназначена для решения иных задач, чем оценка способности земснаряда с фрезерным рыхлителем перекачивать пульпу по длинной линии, поэтому ее показатели производительности и извлечения не следует использовать в качестве характеристик трубопроводной транспортировки.
Определите, требуется ли бустерный насос
Бустерный насос следует рассматривать, если основной насос не может поддерживать требуемые расход и скорость транспортировки при расчетном напоре системы или если имеющегося запаса рабочих характеристик недостаточно для обоснованного учета изменений условий. Для принятия решения нужны суммарные характеристики насосов и сопротивление всей линии, включая участки до и после бустерного насоса.
Важное значение имеет место установки. Впускное давление бустерного насоса должно быть достаточным при всех предусмотренных режимах расхода, а давление на его выходе и в других точках трубопровода должно оставаться в пределах допустимых значений для труб, соединений, клапанов и оборудования. Место, которое кажется удобным на схеме трассы, может оказаться неподходящим после учета профиля высот и условий всасывания. До окончательного выбора места проверьте доступность, электроснабжение, возможность крепления, пространство для обслуживания и наличие средств для отключения участка.
Учитывайте не только установившийся режим перекачивания, но и последовательность операций. Запуск заполненной осадком линии, внезапная остановка или повторный пуск после задержки могут создавать иные условия работы, чем штатная добыча. Согласуйте порядок промывки, координацию работы насосов и действия на случай засорения или перебоя в электроснабжении. Установка бустерного насоса не отменяет необходимости поддерживать скорость транспортировки по всей длине линии.
Учитывайте изменение условий на площадке
По мере заполнения территории намыва трасса может удлиняться, а точка сброса — перемещаться на более высокую карту. Рассчитайте исходную и конечную конфигурации, а также промежуточные варианты с наиболее неблагоприятным сочетанием длины и высоты подъема. Изменение уровня воды у земснаряда также влияет на статический напор и условия всасывания.
При проектировании необходимо предусмотреть практические допуски на перемещение плавучего трубопровода, подводные переходы и переходы на берег. Резкие изменения направления могут увеличить местные потери и создать нагрузку на соединения. Для верхних точек предусмотрите подходящую для работы с пульпой систему удаления воздуха; нижние точки следует учитывать при планировании дренажа и очистки. Оценивайте профиль давления по всей трассе, а не только давление, измеренное у насоса земснаряда.
Износ труб влияет на экономичность и надежность длинной линии, особенно в отводах и других местах, где поток меняет направление. Определите доступные точки для осмотра и замены. Компоненты, рассчитанные на давление, следует выбирать с учетом ожидаемых рабочих и переходных давлений; при этом необходимо учитывать допустимые значения для соединений и фитингов наряду с характеристиками прямых участков труб.
Проверьте правильность выбора по рабочим измерениям
До утверждения окончательной конфигурации объедините в одном расчетном пакете профиль трассы по результатам съемки, результаты испытаний осадка, расчетную основу производительности, спецификацию трубопровода и предлагаемые характеристики насосов. Зафиксируйте допущения по концентрации, размеру частиц и одновременным условиям эксплуатации. Надежность результата зависит от того, насколько точно задан рабочий режим.
Во время ввода в эксплуатацию сравните измеренные расход, частоту вращения насоса, мощность и давление в подходящих точках с прогнозируемыми рабочими параметрами. При наличии приборов также контролируйте плотность пульпы. Низкая производительность при высоком давлении может указывать на ограничение потока или повышенную плотность пульпы; низкий расход при неожиданно низком давлении может свидетельствовать о подсосе воздуха, износе насоса или изменении состояния трубопровода. Ни один из этих признаков сам по себе не позволяет однозначно определить причину.
Выполняйте перерасчет при существенном изменении трассы, материала или высоты точки сброса. Это позволяет соотносить оценку с фактическим режимом работы земснаряда и заранее выявлять необходимость дополнительного рассмотрения удлинения трубопровода, изменения его диаметра или установки бустерного насоса.
