Какая глубина воды делает использование земснаряда всасывающего типа нецелесообразным?

Земснаряд всасывающего типа становится непрактичным не при одной универсальной глубине воды, а тогда, когда совокупное влияние глубины разработки, размещения насоса, расстояния транспортировки пульпы, свойств материала и эксплуатационных рисков делает требуемую производительность экономически невыгодной или небезопасной. Для технического оценщика важен не просто вопрос: «Какова глубина воды?» Вопрос заключается в следующем: «Где находится материал относительно насоса и может ли система непрерывно транспортировать этот материал без чрезмерного износа, кавитации, засорения или потери управляемости?»

Это различие важно, поскольку земснаряд, работающий на глубине 15 м, может быть вполне применим, если целевой слой расположен близко ко дну, а насос установлен низко на раме. В то же время проект при глубине воды всего 8 м может стать сложным, если залежь находится в глубокой траншее, напорный трубопровод проходит несколько километров в гору или материал содержит липкую глину и крупный булыжник.

Глубина воды — лишь одна из составляющих предела применения всасывающего земснаряда

Всасывающий земснаряд обычно не «поднимает» твердые частицы с поверхности воды так, как это делает простой наземный всасывающий насос. На земснаряде с фрезерным рыхлителем или струйном всасывающем земснаряде всасывающий патрубок расположен рядом с местом разработки, часто в нижней части рамы. Грунтовый насос может быть установлен в корпусе судна, на раме или дополнен погружным насосом либо бустерным насосом. Поэтому решающее значение имеет эффективный вертикальный перепад между зоной забора материала, насосом, точкой разгрузки и любыми изменениями высоты трубопровода.

На мелководье насос, установленный в корпусе, может находиться достаточно близко к всасывающей головке. С увеличением глубины воды рама должна становиться длиннее, возрастают конструкционные нагрузки, а поддерживать правильный угол резания становится сложнее. Если насос остается высоко над местом разработки, эффективность всасывающей линии может снизиться. Насос на раме или погружной грунтовый насос могут уменьшить эту проблему, однако требуют дополнительных капитальных затрат, мощности, обслуживания и работ по электрической или гидравлической интеграции.

Для традиционных центробежных насосных систем атмосферное давление устанавливает физический предел высоты всасывания. В условиях чистой воды теоретический предел составляет приблизительно 10 м на уровне моря, однако практическая доступная высота всасывания значительно ниже с учетом потерь на трение, давления пара, плотности пульпы и запаса против кавитации. При работе с абразивной пульпой надежность может ухудшаться задолго до достижения номинального теоретического предела. Именно поэтому земснаряды для глубокой разработки обычно не используют длинный сухой всасывающий подъем, а размещают насосное оборудование ближе к дну или применяют ступенчатую перекачку.

Момент, когда глубина становится коммерчески непрактичной

«Непрактичность» следует определять по экономике проекта и эксплуатационной надежности, а не по паспортной глубине из рекламного проспекта. Всасывающий земснаряд может технически достигать залежи, но все равно быть неподходящей машиной, если производительность падает ниже проектного уровня или затраты на износ становятся несоразмерными.

Глубина воды, вероятно, становится непрактичной для стандартной конфигурации всасывающего земснаряда при появлении одного или нескольких следующих условий:

• Требуемая длина рамы создает чрезмерную изгибающую нагрузку, ограничивает маневренность или снижает контроль всасывающей головки на неровном дне.
• Вертикальный и горизонтальный профиль пульпопровода требует большего напора, чем может обеспечить установленный насос при необходимой концентрации твердых частиц.
• Насос работает слишком близко к условиям кавитации, вызывая вибрацию, снижение расхода, повреждение рабочего колеса и нестабильное всасывание.
• Судно не может поддерживать безопасный дифферент, устойчивость на сваях, положение на якоре или управление поворотом в требуемых условиях глубины и течения.
• Материал слишком крупный, плотный, сцементированный или связанный глиной для доступного рыхлителя, системы гидроразмыва, размера всасывающего патрубка и мощности насоса.
• Бустерные станции, дополнительные понтоны, более длинные трубопроводы или вспомогательные суда требуются в такой степени, что другой метод дноуглубления становится более экономичным.

На практике обычный малый или средний всасывающий земснаряд может хорошо подходить для мелких рек, прудов, хвостохранилищ и прибрежных залежей, тогда как для более глубокого проекта может потребоваться специально спроектированный земснаряд с фрезерным рыхлителем с длинной рамой, погружной насосной системой, бустерной насосной станцией или иным методом разработки. Переход не отмечается одним числом, например 10 м, 20 м или 30 м. Он наступает в тот момент, когда гидравлическая и конструкционная схема больше не обеспечивает требуемую производительность в тоннах в час при приемлемых эксплуатационных затратах.

Практическая оценка глубины: начинайте с материала, а не с уровня воды

Технические специалисты часто начинают с батиметрической глубины, но оценку следует начинать с полного профиля разработки. Необходимо зафиксировать уровень воды, отметку дна, мощность извлекаемого слоя, глубину вскрышных пород и предполагаемую отметку разгрузки. Залежь, расположенная под 12 м воды и 4 м вскрышных пород, представляет собой существенно иную задачу, чем залежь на той же глубине воды, лежащая непосредственно на русловом дне.

Расчет трубопровода заслуживает особого внимания. Полный динамический напор включает статическую высоту, потери на трение в трубопроводе, отводах и клапанах, потери на всасывании и условия на выходе. Большие расстояния разгрузки могут быть более ограничивающим фактором, чем сама глубина воды. Если производство требует высокой концентрации твердых частиц, пульпа становится тяжелее и трение в трубе увеличивается; если скорость слишком низкая, твердые частицы оседают и возрастает риск засорения. Повышение скорости насоса может решить одну проблему, одновременно ускоряя износ и увеличивая энергопотребление. Надежное исследование по подбору оборудования уравновешивает все эти факторы, а не рассматривает производительность насоса как изолированный показатель.

Предупреждающие признаки при выборе концепции

Несколько первоначальных допущений часто приводят к дорогостоящим переработкам проекта. Одно из них — использование глубины воды в качестве показателя глубины разработки. Другое — выбор насоса только по расходу воды без расчета плотности пульпы, размера частиц и сопротивления напорной линии. Третье — предположение, что более длинная рама автоматически решает задачу глубоководной работы. Она может обеспечить досягаемость, но не обеспечивает автоматически достаточную производительность всасывания, мощность рыхлителя или устойчивое поведение судна.

Проекты, связанные с россыпными минералами, требуют дополнительной осторожности. Извлекаемый гравий с драгоценными камнями может содержать крупные камни, корни, глинистые комья и абразивный песок. В этой ситуации земснаряд следует оценивать как часть полного горно-обогатительного процесса, а не как самостоятельную выемочную установку. Метод дноуглубления должен подавать материал с контролируемой скоростью, которую промывочная и извлекательная установка может принять без перегрузки грохотов или потери ценных камней в крупном отвальном материале.

Для речных гравийных месторождений драгоценных камней и выветрелых россыпных отложений комплексная схема с подходящим приемным и промывочным контуром может быть полезнее, чем эксплуатация земснаряда за пределами его разумного рабочего диапазона. Например, промывочная установка для драгоценных камней производительностью 100 т/ч может быть сконфигурирована в составе более широкой технологической линии для промывки, оттирки, грохочения и разделения сырья с драгоценными камнями. Ее заявленный диапазон производительности от 10 до 300 тонн в час позволяет согласовать перерабатывающую часть с реальной производительностью дноуглубительной операции, а не с оптимистичной оценкой насоса.

Когда следует рассмотреть другой метод дноуглубления

Если целевой слой расположен слишком глубоко для практичной схемы с рамой и насосом, альтернативы следует рассмотреть до окончательного выбора судна. Более крупный земснаряд с фрезерным рыхлителем и погружным насосом может быть подходящим вариантом там, где непрерывная гидравлическая транспортировка остается жизнеспособной. Бустерные насосы могут увеличить расстояние разгрузки, хотя и добавляют эксплуатационную сложность. Земснаряд с ковшовым колесом или цепным ковшом можно рассмотреть там, где крупный или сложный материал ограничивает эффективность всасывания. В местах с ограниченными зонами выемки или сильно изменчивой геологией земснаряд типа обратной лопаты с плавучей платформой может обеспечить лучший контроль разработки с последующей отдельной транспортировкой или переработкой.

Предпочтительное решение зависит от того, является ли узким местом проекта глубина, разрушение материала, расстояние транспортировки, позиционирование или последующая переработка. Нет смысла выбирать машину, которая достигает залежи, если она не может достаточно стабильно подавать материал на установку для обеспечения целевых показателей извлечения.

Вывод по выбору оборудования для технических оценщиков

Всасывающий земснаряд становится непрактичным, когда увеличение глубины воды приводит к потере системой гидравлической эффективности, конструкционной управляемости, стабильности производства или экономической ценности. Не рассматривайте глубину как фиксированное исключающее число. Вместо этого рассчитайте полную рабочую точку: глубину разработки, расположение насоса, характеристики пульпы, трассу трубопровода, отметку разгрузки и требуемую производительность.

Qingzhou Yongli Mining And Dredging Machinery Co., Ltd. поддерживает проекты по дноуглублению и переработке минералов, предлагая оборудование от земснарядов с фрезерным и струйным всасыванием до плавучих платформ, транспортных барж и индивидуально разработанных промывочных систем. Для обоснованного решения по оборудованию предоставьте батиметрию участка, геологические журналы, гранулометрический состав, целевую производительность, длину трубопровода и условия разгрузки. Эти исходные данные покажут, остается ли всасывающий земснаряд подходящим инструментом или глубина превратила технически возможный план в непрактичный.