Определение рациональной грузоподъемности скиповой подъемной установки

А.П. Гришко

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ СКИПОВОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ

Предложен графический метод предварительного определения грузоподъемности установки и длительности перегрузочных операций, необходимых для последующего уточнения оптимальной грузоподъемности скиповой установки. Ключевые слова: шахтная скиповая установка, грузоподъемность установки.

Яервым этапом эксплуатационного расчета и выбора оборудования рудничной подъемной установки является определение необходимой ее грузоподъемности, которая в подавляющем большинстве случаев равна грузоподъемности подъемного сосуда. Исходными данными для расчета служат глубина шахтного ствола или полная высота подъема сосуда, а также расчетная часовая производительность подъемной установки. Последняя, как известно, связана с грузоподъемностью установки следующим соотношением:

где Qч — производительность установки, т/ч; пц — частота циклов подъема, ч- ; Qгр — грузоподъемность установки, т; Тц — длительность цикла подъема, с; ас — коэффициент, который равен 1 для двухсосудных и 2 для однососудных установок; Т и 0 — продолжительность соответственно движения подъемного сосуда и паузы для перегрузочных операций в шахте и на поверхности, с.

Из соотношения (1) следует, что заданная производительность подъемной установки может быть реализована с подъемным сосудом любой грузоподъемности при соответствующих частоте и длительности циклов подъема. Выбор сосудов большой грузоподъемности, наряду с их большими габаритами и стоимостью, предопределяет соответственное увеличение габаритов и стоимости всех элементов подъемной системы. Однако при этом увеличивается требуемая длительность цикла подъема, что приводит к уменьше-

нию средней и максимальной скорости подъема сосуда, сокращению периодов разгона и останова и, как следствие, к уменьшению удельного энергопотребления и мощности привода подъемной системы.

Наиболее весомым критерием для определения рациональной грузоподъемности подъемной установки, по-видимому, является минимум приведенных затрат, учитывающих все эксплуатационные расходы, а также эффективность капитальных затрат на оборудование подъемной установки. Однако отыскание указанных затрат во взаимосвязи с грузоподъемностью подъемной установки представляет трудноразрешимую задачу, поскольку весьма сложно однозначно определить удельное значение подъемной установки как элемента технологической цепи горного производства в виде соответствующих стоимостных показателей. Поэтому задача определения рациональной грузоподъемности подъемных установок в настоящее время решается приближенно на основе частных критериев или на основе имеющихся проектных наработок и производственного опыта.

Для решения указанной выше задачи наибольшее распространение получил метод проф. Г.М. Еланчика, основанный на анализе графиков, представленных на рис. 1.

Графики р(Т) и п(Т) отображают зависимости соответственно характеристики динамического режима подъемной системы и КПД установки от выбранной продолжительности подъема. Характеристика динамического режима р численно равна отношению номинальной мощности привода подъемной системы к ее идеальному значению — средней полезной мощности, расходуемой на подъем груза на заданную высоту. КПД установки пу является отношени-

Т Рис. 1. Графики к определению - оптимальной длительности

подъема

ем полезной работы, совершаемой при подъеме груза, к энергии, расходуемой приводом за цикл подъема.

%

Рациональной грузоподъемности подъемной установки соответствует оптимальная продолжительность подъема Топт, которую следует искать в области перегиба кривых на рис. 1. Смещение вправо от этой области сопровождается увеличением грузоподъемности и капитальной стоимости подъемной системы при относительно малом уменьшении энергопотребления и мощности привода. Смещение влево вызывает интенсивный рост энергопотребления.

Область оптимальных длительностей подъема грузонесущих сосудов определяется следующим образом:

т,„ = Ь,4н ,

где Ьт = 3—4 — коэффициент оптимальной продолжительности, численное значение которого для скиповых подъемных установок следует принимать ближе к правой границе интервала оптимальных длительностей подъема (Ьт = 4).

Для наклонных подъемных установок в формулу (2) вместо полной высоты подъема Н, измеряемой по вертикали, подставляют полную наклонную длину трассы подъема L.

С учетом соотношений (1) и (2) формула для определения рациональной (наивыгоднейшей) грузоподъемности скиповых подъемных установок имеет следующий вид:

е„

3600

Длительность паузы 0 для погрузочно-разгрузочных операций задают ориентировочно в интервале от 10 до 20 секунд, с уточнением ее значения после выбора скипа на последующих этапах эксплуатационного расчета системы подъема.

В соответствии с отраслевыми нормативами технологического проектирования ОНТП 5-86 [3] длительность паузы 0 необходимо назначать в зависимости от вместимости скипа следующим образом:

Вместимость

скипа, м3: 3—4 5 6,4—7 8 9,5 11 15 20 25 35 55

Значение 0, с: 7 8 9 10 11 12 15 20 25 35 45

В работе [2] применительно к скиповым подъемным установкам угольных шахт длительность паузы определяется по формуле

От = О, ^ .

где Ь0 — время разгрузки одной тонны горной массы, назначаемое в зависимости от грузоподъемности скипа Qгр следующим образом:

QГр, т: 3 4 6 9 12 15 20 25 30 50

Ь0, с/т: 2,66 2 1,33 1,11 1 1 1 1 1 0,8

Автор работы [2] считает, что для скипов грузоподъемностью выше 50 т время разгрузки одной тонны горной массы должно уменьшаться и не должно превышать 0,5 с/т.

В определенной степени обобщающей приведенные выше рекомендации по заданию длительности паузы 0 является формула,

используемая в издании [2] применительно к угольным скипам с

неподвижным кузовом, учитывающая также перспективу совершенствования их конструкции путем замены секторных запорных устройств клапанными:

где Qгр — грузоподъемность скипа, т.

Как видно из приведенных выше данных, длительность паузы для погрузочно-разгрузочных операций изменяется в широких пределах. Поэтому определение рациональной грузоподъемности скиповых подъемных установок на основе формулы (3) с ориентировочным значением паузы 0 = 10—20 с при последующем ее уточнении может привести к существенной разнице в результатах предварительного и последующего расчетов. Эта разница может быть значительной и потребует многократного уточнения длительности паузы 0 и рациональной грузоподъемности скиповой подъемной установки в тех случаях, когда ее расчетная производительности мала или относительно велика при малой полной высоте подъема.

Процедура расчета рациональной грузоподъемности скиповой установки существенно упрощается при использовании для этих целей графиков приведенных на рис. 2.

6 = 6 + 0,5 • Отз, с,

а

Рис. 2. Графики для определения ориентировочной грузоподъемности скиповой подъемной установки

Предлагаемый алгоритм расчета рациональной грузоподъемности скиповой подъемной установки состоит в следующем: по графикам, приведенным на рис. 1, определяется ориентировочное значение грузоподъемности Qгр для заданных полной высоте подъема Н и расчетной производительности Qч; по формуле (5) рассчитывается длительность паузы 0 и затем по формуле (3) уточняется рациональное значение Qгр с последующим выбором стандартного скипа.

-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гришко А.П. Стационарные машины. (Том 1. Рудничные подъемные установки: Учебник для вузов. — М.: Изд. «Горная книга», 2006. — 475 с.

2. Катрюк С.И. Параметры, определяющие время разгрузки скипов рудничного подъема. Сб. научных трудов «Горная механика» — М.: Изд. МГИ, 1970.

3. Песвианидзе А.В. Расчет шахтных подъемных установок. Учеб. пособие для вузов. — М.: Недра, 1992. — 250 с. ВТШ

Grishko A.P.

DEFINITION OF LOAD-CARRYING CAPA-CITY SKIP ELEVATING INSTALLATION.

The graphic method ofpreliminary definition of load-carrying capacity of installation and duration of the trans-shipping operations necessary for the subsequent amendment of optimum load-carrying capacity skip of installation is offered.

Key words: mine skip installation, load-carrying capacity.

— Коротко об авторе -----------------------------------------

Гришко А.П. — Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru