Катамаранные земснаряды модульного типа, выпускаемые ОАО «Промгидромеханизация»

Я.Я. Урисман

КАТАМАРАННЫЕ ЗЕМСНАРЯДЫ МОДУЛЬНОГО ТИПА, ВЫПУСКАЕМЫЕ ОАО «ПРОМГИДРОМЕХАНИЗАЦИЯ»

Рассмотрено перспективное направление в развитии гидромеханизации - создание земснарядов с двумя ступенями грунтовых насосов: погружным и палубным.

Ключевые слова: земснаряд, погружной грунтовый насос, водоизмещающая рама, катамаранный корпус.

а последние годы ОАО «Промгидромеханизация» освоила выпуск многих типов разборных, модульных, мобильных электрических и дизель-электрических земснарядов с погружным грунтовым насосом. Вся продукция сертифицирована и имеет разрешение Ростехнадзора РФ на ее применив. Производительностью земснарядов по пульпе составляет от 400 до 1400 м /ч с напором от 20 до 87 м. вод .ст. (см. ниже).

Все земснаряды, выпускаемые ОАО «Промгидромеханиза-ция», выполнены по единой оправдавшей себя на практике конструктивной схеме:

- погружной грунтовый насос с экологически чистым приводом на базе стандартного, расположенного над горизонтом воды, электродвигателя общепромышленного исполнения;

- катамаранный корпус;

- машинный зал отсутствует;

- все модули сборно-разборные без применения сварки;

- высокая степень заводской готовности.

Погружные грунтовые насосы, помимо общеизвестных достоинств, таких, как увеличение глубины разработки и консистенции пульпы, позволяют:

- уменьшить потери рабочего времени за счет отсутствия необходимости набора вакуума эжектором;

- уменьшить износ деталей проточной части грунтового насоса, поскольку устраняется его кавитационная составляющая;

- улучшить эргономику.

Для работы в несвязных грунтах земснаряды оснащены гидрорыхлителем, а особо малый (типа ЗЭК 400/20) и малый (типа ЗЭК 800/40) могут быть оборудованы фрезерным рыхлителем и работать в связных грунтах.

Заглубление грунтового насоса под горизонт воды до 3-х м потенциально обеспечивает глубину разработки до 20м, что особенно просто реализуется на земснарядах с гидрорыхлителем.

Земснаряды типа ЗЭК400/20 и ЗЭК800/40 конструктивно выпускаются с глубиной разработки лишь до 12 м. Оснащение этих земснарядов грунтозаборным устройством для работы на больших глубинах приводит, естественно, к их утяжелению и удорожанию.

Однако уже имеется техническое решение реализованное в 2008 г.на одном из объектов Подмосковья 000 »Гидротехника»,где эксплуатируется земснаряд ЗЭК400/20 с удлиненной рамой, с тем же корпусом и при той же системе подвески .При этом глубина разработки достигла 16 м.

Сущность указанного технического решения заключается в применении водоизмещающей рамы, т.е. грунтозаборное устройство (ГЗУ) оснащается удлиненной вставкой с дополнительной плавучестью (понтоном) под ней. Этот понтон жестко связан с рамой ГЗУ и постоянно находится в воде. Пантоны компенсируют дополнительные нагрузки на корпус и на подвеску ГЗУ, вызванные удлинением рамы. Для предотвращения перегруза земснаряда от ГЗУ и создания аварийной ситуации в конструкции предусмотрен ограничитель грузоподьемности, который отключает рамо-подьемную лебедку при выходе рамы из воды.

Наличие дополнительной плавучести неизбежно приводит к увеличению минимальной глубины разработки до 4-х м, по этому удлинять раму введением вставки с дополнительной плавучестью необходимо только после достижения глубины разработки, превышающей 4 м.

В табл. 1 приведены основные параметры выпускаемых ОАО «Промгидромеханизация» разборных катамаранных земснарядов с погружным грунтовым насосом.

Более детальный анализ потребностей рынка в земснарядах выявил определенный интерес Заказчиков к тандемным земснарядам, т.е. к земснарядам с последовательно расположенными на нем грунтовыми насосами.

Таблица 1

Характеристики Базовые модели земснарядов

земснарядов ЗЭК 400/20 ЗЭК 800/40 ЗЭК 1400/40

1 .Производительность, м /ч:

-по пульпе 400 800 1400

-по грунту 1-2 гр. 60 100 200

2.Глубина разработкам:

- минимальная 1 1,5 2,0

- максимальная с фрезой 8 8 -

- максимальная с гидрорыхл. 10 12 16

3.Дальность транспортирова- 600 1200 1200

ния по горизонтали, м

4.Водоизмещение, т 17 46 75

5.Осадка средняя, м 0,54 0,86 0,9

б.Установленная мощн., кВт 90 235 420

7.Погружной грунтонасос:

- типоразмер ГрАУ400/20 ГрУ800/40 ГрУТ 1400/40

- подача по воде, м3/ч 400 800 1400

- напор, м вод. ст. 20 40 40

- частота вращения, об/мин 965 735 740

- мощность приводного электродвигателя, кВт 55 160 315

- наибольшая крупность включений, пропускаемых насосом, мм 105 150 150

-заглубление оси грунтового

насоса под воду при наклоне ра- 3,0 3,3 3,3

мы к горизонту 60°

Такое техническое решение снижает потребность в рабочей силе и уменьшает затраты, связанные с эксплуатацией береговой перекачивающей станции, монтируемой на магистральном пульпопроводе.

Двухступенчатые схемы земснарядов появились еще в 80-е годы XX века в тресте «Энергогидромеханизация»на базе земснаряда 350-50Л, когда начали внедряться погружные грунтовые насосы. Установка на эксплуатируемых земснарядах погружного насоса на раме ГЗУ в дополнение к трюмному грунтовому насосу превращала его в 2-х ступенчатый.

Отечественные заводы, выпускающие земснаряды, попрежне-му изготавливают одноступенчатые земснаряды с трюмным грунтовым насосом.

Фото 1

Таблица 2

Характеристики земснарядов Условное обозначение земснаряда

ЗЭК400/20+67 ЗЭК1400/40+23

1 .Производительность, м3/ч: -

по пульпе 400 1400

по грунту 60 200

2.Г лубина разработкам:

- минимальная 1 2

- максимальная с гидрорыхлителем 10 16

З.Дальность транспортирования по гори- 2400 1800

зонтали, м

4.Водоизмещение, т 25 75

5.Осадка средняя, м 0,6 0,88

б.Энергоснабжение от внешней сети, кВ 0,4 6,0

7.Установленная мощность, кВт 290 616

8.Погружной грунтовый насос: - типоразмер - подача по воде, м3/ч ГрАУ400/20 400 20 Г рУТ 1400/40 1400

- напор, м вод. ст. 965 40

- частота вращения, об/мин 740

- мощность приводного электродвигателя, кВт 55 315

- наибольшая крупность включений, 105

пропускаемых насосом, мм 3,0 150

-заглубление оси грунтового насоса под 3,3

воду при наклоне рамы к горизонту 60°

9. Палубный грунтовый насос: - типоразмер - частота вращения, об/мин ГрАТ450/67 965 67 ГрУТ1400/40 590 23

- напор, м вод. ст.

- мощность приводного электродвигате- 200 200

ля, кВт 76 150

- наибольшая, крупность включений,

пропускаемых насосом, мм_________|______________

В 2007 г. ОАО «Промгидромеханизация» впервые в России выпустил земснаряд изначально оборудованный двумя последовательно расположенными грунтовыми насосами: погружным на раме ГЗУ и палубным.

Данный земснаряд, а именно, ЗЭК 1400/40+23 (см. фото 1), успешно отработал сезон 2008 г. в системе треста «Сургутнефтеспец-строй» ОАО «Сургутнефтегаз».

На этом земснаряде, в отличие от общепринятых решений, напор 1-й ступени, т.е. погружного грунтового насоса (Н = 40 м) больше напора насоса 11-й ступени (Н = 23 м). Такое техническое решение позволяет в большой части случаев обойтись лишь 1-й ступенью, а 11-я ступень подключается лишь в случае необходимости в увеличении напора. Переход на работу только 1-й ступенью обеспечивается монтажом байпасного пульпопровода, т.е. в обход 11-й ступени; соответственно, при переходе на совместную работу обеих ступеней грунтовых насосов байпасный пульпопровод демонтируется.

В обеих ступенях земснаряда применен грунтовый насос ГрУТ1400/40, но привод погружного грунтового насоса осуществлен электродвигателем с п = 740 об/мин ^ = 315 кВт), а привод IIй ступени - от электродвигателя п = 590 об/мин ^ = =200 КВт).

В 2008 г. ОАО «Промгидромеханизация» разработал и изготовил для ОАО «КМАруда» 2-х ступенчатый земснаряд меньшего типоразмера, с общим напором 87 м.

В табл. 2 приведены основные параметры выпускаемых ОАО «Промгидромеханизация» разборных катамаранных электрических земснарядов с гидрорыхлителем, погружным и палубным грунтовыми насосами.

Актуальной проблемой гидромеханизации всегда являлся вопрос оптимизации режима работы грунтового насоса, т.е. обеспечение его работы в пределах рабочего участка расходно-напорной характеристики. Известно, что оптимальным решением указанного вопроса является регулирование частоты вращения грунтового насоса.

Н.Н. Кожевников, изучавший этот вопрос [Л1], пришел к выводу, что «промышленно выпускаемое отечественное и зарубежное оборудование для частотного регулирования электропривода мож-

но использовать на земснарядах для регулирования грунтового насоса».

В 2008 г. идея частотного регулирования грунтового насоса была практически реализована на земснаряде ЗЭК800/40, поставленном ОАО «Промгидромеханизация» для ОАО «Калугатранс-мост». На погружном грунтовом насосе ГрУ800/40 с приводом от асинхронного короткозамкну-того электродвигателя мощностью 160 кВт при п=735 об/мин, и = 380 В был применен частотный регулятор.

В связи с недостаточным противодавлением (короткий пульпопровод и незначительная высота подъема) грунтовый насос работал в правой части своей расходно-напорной характеристики, что, естественно, приводило к перегрузке электродвигателя.

Уменьшение частоты вращения до ~600 об/мин снизило нагрузку электродвигателя дономинальной. Однако, в связи с тем, что в приводе был использован обычный асинхронный электродвигатель, а не специального исполнения, обмотки статора перегревались из-за недостаточного охлаждения самовентиляцией (т.к. уменьшалась частота вращения вентилятора). Результатом этого

явились потери рабочего времени на естественное охлаждение электродвигателя.

Выводы

1. Весьма перспективным направлением в развитии гидромеханизации является создание земснарядов с двумя ступенями грунтовых насосов: погружным и палубным.

2. Начата промышленная эксплуатация земснаряда с частотным регулированием грунтового насоса.

3. Водоизмещающие рамы грунтозаборных устройств являются наиболее экономичным средством увеличения глубины разработки земснарядов с погружным грунтовым насосом.

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

1. Кожевников Н.Н. Перспективы частотного регулирования грунтового насоса земснаряда, «Гидротехническое строительство», 2006, №10. ЕШ

Y.Y. Urisman

MODULAR CATAMARAN DREDGERS PRODUCED BY JOINT STOCK COMPANY "PROMGIDROMEHANIZATSIYA "

The prospective lines of hydraulic mining development are reviewed. One of them is developing the dredgers with two-staged soil pumps sinking and deck ones.

Key words: dredger, sinking soil pump, displacer level mouting.

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

Урисман Я.Я. - главный инженер ОАО «Промгидромеханизация»,