Реле контроля производительности многоступенчатых секционных насосов типа ЦНС

Рис.2. Зависимость эффективности выделения мраморной пыли от скорости потока запыленного

воздуха в камере осаждения при крупности пыли 100 мкм, высоте выходного патрубка 0,3 м, скорости оседания пыли 0,4 м/с и длине камеры (м): 1 - 0,5;

2 - 1,0; 3 - 1,5; 4 - 2,0

По сравнению с гравитационными камерами инерционные аппараты обладают большей пропускной способностью и повышенной эффективностью в работе. Так, циклоны НИИОГаза ЦН-15 диаметром 0,8 м очищают от 2,6 до 3,7 м3/с запыленного воздуха, а эффективность улавливания пыли, представленной крупными, средними и мелкими частицами, в 3-6 раз выше, чем в гравитационных аппаратах [3].

Рис.3. Зависимость эффективности выделения мраморной пыли от скорости потока запыленного воздуха в камере осаждения для пыли крупностью 250 мкм при высоте выходного патрубка 0,3 м, скорости оседания пыли 0,9 м/с и длине осаждения (м): 1 - 0,5; 2 - 1,0

Поэтому для эффективной работы аспирационных систем солевых рудников перед мокрыми пылеуловителями целесообразна установка циклонов. При небольших габаритах и существенной пропускной способности они обладают достаточной эффективностью работы для снижения пылевой нагрузки мокрых пылеуловителей.

Библиографический список

1. Очистка промышленных газов от пыли / В.Н.Ужов [и др.]. М.: Химия, 1981, 392 с.

2. Нейков О.А., Логачев И.Н. Аспирация при производстве порошковых материалов. М.: Металлургия, 1973. 222 с.

3. Руденко К.Г., Калмыков А.В. Обеспыливание и пылеулав-

ливание при обработке полезных ископаемых. 2-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Недра, 1971. 352 с. 4. Справочник по рудничной вентиляции / под ред. К.З.Ушакова. М.: Недра, 1977. 328 с.

УДК 621

РЕЛЕ КОНТРОЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ СЕКЦИОННЫХ НАСОСОВ ТИПА ЦНС

Л о о

М.В.Корняков1, Е.А.Дмитриев2, А.И.Найденов0

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 666074, г. Иркутск, ул. Лермонтова,83.

Рассмотрены вопросы повышения надежности работы реле контроля производительности типа ЦНС за счет использования принципа контроля недопустимого снижения веса воды, выходящей из камеры гидравлического разгрузочного устройства многоступенчатого секционного насоса. Ил. 6. Библиогр. 5 назв.

Ключевые слова: реле контроля; секционные насосы; надежность; производительность; недопустимое снижение веса воды.

1Корняков Михаил Викторович, доктор технических наук, доцент, проректор по инновационной деятельности; тел.: (3952) 405080, e-mail: kornikov@istu.edu

Kornyakov Mikhail, Doctor of technical sciences, Associate Professor, Pro-Rector for Innovation, tel.: (3952) 405080, e-mail: kor-nikov@istu.edu

2Дмитриев Евгений Алексеевич, доцент кафедры горных машин и электромеханических систем, тел.: (3952) 405101, e-mail: suemogp@istu.edu

Dmitriev Evgeny, Associate Professor of the Department of Mining Machinery and Electromechanical Systems, tel.: (3952) 405101, email: suemogp@istu.edu

3Найденов Алексей Иванович, доцент кафедры горных машин и электромеханических систем, тел.: (3952) 405101, e-mail: suemogp@istu.edu

Naidenov Aleksei, Associate Professor of the Department of Mining Machinery and Electromechanical Systems, tel.: (3952) 405101, e-mail: suemogp@istu.edu

PERFORMANCE CONTROL RELAY OF MULTISTAGE CHAMBER PUMPS OF A CENTRIFUGAL STAGE CHAMBER TYPE

M.V. Kornyakov, E.A. Dmitriev, A.I. Naidenov

National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk,664074.

The article deals with the problems to improve the reliability of the performance control relay of multistage chamber pumps of the centrifugal stage chamber type by using the control principle of forbidden weight loss of water coming out of the chamber of the hydraulic discharge outlet of the multistage chamber pump. 6 figure. 5 sources.

Key words: control relay; stage chamber pumps; reliability; performance; forbidden weight loss of water.

Центробежные многоступенчатые секционные насосы типа ЦНС широко используются на угольных шахтах, рудниках, карьерах и других горнодобывающих объектах. Надежность их работы влияет на обеспечение производительности и безопасности работы горнодобывающего предприятия в целом. К основным неисправностям ЦНС относятся: срыв вакуума из-за неплотностей во всасывающем трубопроводе или в самом насосе, заиливание предохранительной сетки всасывающего клапана, заклинивание или отрыв обратного клапана и другие. Все эти неисправности как следствие приводят к потере производительности насоса.

Рассмотрим основные известные принципы контроля производительности многоступенчатых секционных насосов типа ЦНС.

Известно реле производительности насоса [1], основанное на принципе дифференциального манометра, например, реле производительности насоса типа РП-1. Реле имеет две измерительные трубки, конец одной трубки загнут навстречу потоку воды, конец другой - в противоположную сторону. Недостатком этого реле является то, что из-за установки трубок внутри трубопровода они засоряются илом и шламом, что вызывает отказ в его работе. Таким образом, указанное реле производительности насосов имеет низкую надежность работы.

Начиная с 70-х годов до настоящего времени на горных предприятиях используются гидродинамические (струйные) реле производительности насоса марки РПН [2], выпускаемые заводом „Красный металлист" в г. Конотопе на Украине. Реле РПН контролирует скорость потока жидкости во всасывающем трубопроводе. Чувствительный элемент - лопатка (флажок) под действием струи жидкости поворачивается на угол, при котором замыкается контактная группа реле. При отсутствии струи жидкости возвратная пружина возвращает лопатку в исходное положение. Натяжение пружины регулируется регулировочным винтом. Недостатком этого реле является низкая надежность работы из-за повреждения лопатки твёрдыми частицами в потоке воды, а также то, что лопатка создаёт дополнительное сопротивление потоку воды. Таким образом, данное реле производительности также имеет низкую надежность работы.

Для устранения недостатков вышеуказанных реле производительности предлагается устройство, основанное на принципе контроля недопустимого снижения веса воды, выходящей из камеры гидравлического разгрузочного устройства многоступенчатого секцион-

ного насоса. Причем, предлагаемое устройство может иметь три модификации. Сущность работы предлагаемых устройств заключается в следующем:

1. Вариант реле производительности насоса с узлом сравнения сил порожнего и наполненного водой сосуда с помощью мембраны и пружины (рис. 1, 2).

и.

Рис.1. Общий вид реле производительности с узлом сравнения сил порожнего и наполненного водой сосуда с помощью мембраны и пружины, когда вода из камеры гидравлического разгрузочного устройства насоса поступает в сосуд реле

Рис.2. Общий вид реле производительности с узлом сравнения сил порожнего и наполненного водой сосуда с помощью мембраны и пружины, когда вода в сосуде отсутствует

9

4

9

Реле производительности насоса [3] содержит корпус 1 с внутренним кольцевым выступом, сосуд 2 с двумя патрубками, один из которых 3 выполнен в нижней части сосуда, а второй 4 - в верхней. Нижний патрубок 3 выполнен максимально приближенным к днищу сосуда.

На нижнем патрубке 3 установлен регулировочный вентиль 5 для настройки расхода воды Q2 таким образом, чтобы этот расход был меньше количества воды Q1, поступающей из камеры разгрузочного устройства насоса (на рисунке не показано). Этим самым обеспечивается, во-первых, возможность применения реле для насосов различных производительно-стей и, во-вторых, заданная выдержка времени срабатывания контакта 6 контактной группы. Выдержка времени срабатывания контакта 6 регулируется также гайкой 7 толкателя 8.

Эластичная диафрагма 9, например, из резины установлена на корпусе 1 под днищем сосуда 2, круглая плоская пластина 10 из жесткого материала, например, из металла или пластмассы, установлена под эластичной диафрагмой 9 и с нижней стороны прикреплена к верхнему концу толкателя 8.

Возвратная пружина 11 упирается одним торцом на жесткую круглую пластину 10, другим - на кольцевой выступ корпуса 1 и обеспечивает возврат толкателя 8 в исходное состояние после ухода воды из цилиндрического сосуда. Замыкающий контакт 6 контактной группы установлен под нижним концом толкателя 8, выполненного с резьбой и гайкой 7 на этой резьбе для регулирования величины зазора между нажимным элементом контакта 6 контактной группы и гайкой 7.

Величина усилия возвратной пружины 11 принимается такой величины, чтобы момент, создаваемый этой пружиной, был больше момента, создаваемого мембраной при отсутствии воды в сосуде, но меньше момента, создаваемого мембраной при наполненном водой сосуде:

Мпуст <Мпр <Мполн ,

где М^ - момент, создаваемый мембраной при отсутствии воды в сосуде, Н/м; Мпр - момент, создаваемый возвратной пружиной, Н/м; М - момент, со-

Г Г 1 > > полн '

здаваемый мембраной при наполненном водой сосуде, Н/м.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

При номинальной производительности насоса (рис. 1) в сосуд 2 поступает вода в количестве 0!. Через нижний патрубок 2 вода вытекает в количестве Q2, меньшем, чем Q1, и излишек воды АО = О1 - 02 вытекает через верхний патрубок 3. Давление веса жидкости в сосуде 2 преодолевает сопротивление возвратной пружины 11, и толкатель 8 вызывает замыкание контакта 6 контактной группы.

При потере производительности насоса прекращается поступление воды 01, сосуд 2 начинает опорожняться, и через заданную выдержку времени возвратная пружина 11 поднимает толкатель 8 и контакт 6 контактной группы 10 размыкается (рис. 2). Выдерж-

ка времени от момента потери производительности насоса до момента его отключения настраивается вентилем 5 и гайкой 7 путём изменения зазора между торцом гайки 7 и нажимным элементом контакта 6 контактной группы.

2. Вариант реле производительности насоса с узлом сравнения сил порожнего и наполненного водой сосуда с помощью рычага и пружины (рис. 3, 4).

Реле производительности [4] содержит сосуд 1 с двумя патрубками, один из которых 2 установлен в нижней части сосуда, а другой 3 - в верхней его части. Нижний патрубок 2 установлен максимально приближенно к днищу сосуда.

На нижнем патрубке 2 установлен регулировочный вентиль 4 для настройки расхода воды Q2 таким образом, чтобы этот расход был меньше количества воды Q1, поступающей из камеры разгрузочного устройства насоса (на рисунке не показано). Этим самым обеспечивается, во-первых, возможность применения реле для насосов различных производительно-стей и, во-вторых, обеспечивается заданная выдержка времени срабатывания контакта 5 контактной группы. Выдержка времени срабатывания контакта 5 регулируется также гайкой 6 толкателя 7.

Расположенное в корпусе (на чертеже не показан) реле устройство контроля веса воды в сосуде выполнено в виде возвратной пружины 8 и рычага 9, один конец которого посредством шарнира закреплен на кромке сосуда 1, а другой шарнирно соединен с опорой 10, причем одна половина рычага 9 жестко соединена с возвратной пружиной 8, а на второй установлен толкатель 7 с гайкой 6 с возможностью регулирования взаимодействия гайки 6 толкателя 7 с контактной группой 5.

Величина усилия возвратной пружины 8 принимается такой величины, чтобы момент, создаваемый этой пружиной, был больше момента, создаваемого пустым сосудом, но меньше момента, создаваемого полным сосудом: М <М <М ,

~ пуст пр полн '

где М^ - момент, создаваемый пустым сосудом, Н/м; Мпр - момент, создаваемый возвратной пружиной, Н/м; Мпош - момент, создаваемый полным сосудом, Н/м.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

При номинальной производительности насоса в сосуд 1 поступает вода в количестве Q1. Через нижний патрубок 2 вода вытекает в количестве Q2, меньшем, чем Q1, и излишек воды АО = 01 - 02 вытекает через верхний патрубок 3. Момент, создаваемый сосудом 1, заполненным водой, больше момента, создаваемого возвратной пружиной 8, при этом рычаг 9 опускается, толкатель 7 воздействует на контактную группу и контакт 5 замыкается.

При потере производительности насоса поступление воды в сосуд 1 прекращается, а находящаяся там вода вытекает через нижний патрубок 2 за время Пружина 8 поворачивает рычаг 9 и контакт 5, включённый в цепь защиты насоса, размыкается и отключает насос.

Рис.3. Общий вид реле производительности насоса с узлом сравнения сил порожнего и наполненного водой сосуда с помощью рычага и пружины, когда вода из камеры гидравлического разгрузочного устройства насоса поступает в сосуд реле

Рис. 4. Общий вид реле производительности насоса с узлом сравнения сил порожнего и наполненного водой сосуда с помощью рычага и пружины, когда вода в сосуде отсутствует

10

Рис. 5. Общий вид реле производительности насоса с узлом сравнения сил порожнего и наполненного водой сосуда с помощью двухплечевого рычага и груза, когда вода из камеры гидравлического разгрузочного устройства

насоса поступает в сосуд реле

1

Рис. 6. Общий вид реле производительности насоса с узлом сравнения сил порожнего и наполненного водой сосуда с помощью двухплечевого рычага и груза, когда происходит срыв производительности насоса

3. Вариант реле производительности насоса с узлом сравнения сил порожнего и наполненного водой сосуда с помощью двухплечевого рычага и груза (рис. 5, 6).

Реле производительности [5] содержит сосуд 1 с двумя отверстиями с патрубками, один из которых 2 установлен в нижней части сосуда, а другой 3 - в верхней его части. Нижний патрубок 2 установлен максимально приближенно к днищу сосуда.

На нижнем патрубке установлен вентиль 4 для настройки расхода воды Q2 таким образом, чтобы этот расход был меньше количества воды Q1, поступающей из камеры разгрузочного устройства насоса (на рисунке не показано). Этим самым обеспечивается, во-первых, возможность применения реле для насосов различных производительностей и, во-вторых, обеспечивается заданная выдержка времени срабатывания контакта 9 контактной группы. Выдержка времени срабатывания контакта 9 регулируется также гайкой 8 толкателя 7.

Рычаг 5 двуплечевой, к левому плечу прикреплён сосуд 1 и толкатель 7, к правому - груз 6. Величина

груза 6 принимается такой величины, чтобы момент, создаваемый этим грузом, был больше момента, создаваемого порожним сосудом. Нижний упор 11 ограничивает перемещение правого конца рычага 5, при этом контакт 9 разомкнут.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

При номинальной производительности насоса в сосуд 1 поступает вода в количестве Q1. Через нижнее отверстие 2 вода вытекает в количестве Q2, меньшем, чем Q1, и излишек воды АО = 01 - 02 вытекает через верхнее отверстие 3. Момент, создаваемый сосудом, заполненным водой, больше момента, создаваемого грузом, при этом левое плечо рычага 4 опускается, толкатель 7 воздействует на микропереключатель и контакт 9 замыкается. Верхний упор 10 ограничивает перемещение правого конца рычага.

При потере производительности насоса поступление воды в сосуд 1 прекращается, а находящаяся там вода вытекает через нижнее отверстие 2 за время Рычаг 5 поворачивается и контакт 9, включённый в цепь защиты насоса, размыкается и отключает насос.

Библиографический список

1. Попов В.М. Автоматизация рудничного водоотлива. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Госгортехиздат, 1960. 363 с.

2. Попов В.М. Рудничные водоотливные установки. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Недра, 1983. 304 с.

3. Пат. № 64357, Российская Федерация, МПК6 001П/05. Реле производительности насоса / М.В. Корняков, Е.А. Дмитриев, Е.В. Чудогашев, А.И. Найденов; заявитель и патентообладатель Иркутский гос. техн. ун-т. №2006147109/22, заявл. 27.12.06; опубл. 27.06.07, Бюл. №18. 2 с.

4. Пат. № 64358, Российская Федерация, МПК6 001П/05.

Реле производительности насоса / М.В. Корняков, Е.А. Дмитриев, Е.В. Чудогашев, А.И. Найденов; заявитель и патентообладатель Иркутский гос. техн. ун-т. № 2006147110/22, заявл. 27.12.06; опубл. 27.06.07, Бюл. №18. 2 с.

5. Пат. № 64359, Российская Федерация, МПК6 001П/05. Реле производительности насоса / М.В. Корняков, Е.А. Дмитриев, Е.В. Чудогашев, А.И. Найденов; заявитель и патентообладатель Иркутский гос. техн. ун-т. № 2006147111/22, заявл. 27.12.06; опубл. 27.06.07, Бюл. №18. 2 с.

2