Способ контроля степени износа грунтового насоса земснаряда
Изобретение относится к способам контроля степени износа грунтового насоса земенаряда путем вычисления текущего Изобретение относится к автоматизированному контролю технологических параметров земснаряда и может быть использовано для определения времени, когда наступает предельно допустимый износ грунтового насоса или его деталей. Оборудование земснарядов подвержено значительному износу (гидроабразивному , кавитационному и др.). При этом наиболее быстро изнашиваются грунтовые насосы, т.к. в них имеет место удар высокоабразивной пульпы на входе и выходе из-за значения КПД в соответствии с выражением w(0-eLt)i(gfe )H(0-|- «текущая плотность гидросмеси; Q(t) - текущий расход гидросмеси; H(t) - текущий напор , развиваемый грунтонасосом; N(t) - текущая мощность; потребляемая грунтонасосом; 102 - коэффициент перевода мощности из кгм/с в кВт, основанный на периодическом измерении плотности и расхода гидросмеси, напора, развиваемого грунтовым насосом, и потребляемой мощности с последующим сравнением вычисленного КПД с минимально допустимым, при этом задают постоянные условия измерения параметров путем погружения всасывающего наконечника на глубину , открывания задвижки на напорном пульповоде на расстоянии грунтового насоса, установки расхода и работы земснаряда на воде, и вычислении текущего значения КПД по фор О-тйттНт1-1 ил. (Л С резкого изменения траектории движения при высоких относительных скоростях движения вращающегося рабочего колеса относительно частиц грунта. Износ грунтонасоса приводит к изменению режима гидротранспортирования, т.е. снижению КПД и напорной характеристики грунтонасоса . Снижение КПД грунтонасоса приводит к возрастанию удельных затрат мощности на единицу объема транспортируемого материала, что в свою очередь ведет к увеличению эксплуатационных потерь vj 00 VI 00 О о
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ муле зу (Т)—
1 ил. (21) 4882491/03 (22) 12.11.90 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Новосибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства (72) И.И.Морев (56) Попов Ю.А., Рощупкин Д.В., Пеняскин
Т.И, Гидромеханизация в северной строительно-климатической зоне, Л.: Стройиздат, 1982, с,185.
Глевицкий В.И. Гидромеханизация в транспортном строительстве, М.; Транспорт, 1988, с.229, Попов Ю.А„Рощупкин Д,В., Пеняскин
Т.И. Инженерные основы регулирования и оптимизации режимов работы земснарядов, Новосибирск; НИСИ им.В.В.Куйбышева, 1976, с,25, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ ИЗНОСА ГРУНТОВОГО НАСОСА ЗЕМСНАРЯДА (57) Изобретение относится к способам контроля степени износа грунтового насоса земенаряда путем вычисления текущего
Изобретение относится к автоматизированному контролю технологических параметров земснаряда и может быть использовано для определения времени, когда наступает предельно допустимый износ грунтового насоса или его деталей.
Оборудование земснарядов подвержено значительному износу (гидроабразивному, кавитационному и др,). При этом наиболее быстро изнашиваются грунтовые насосы, т.к, в них имеет место удар высокоабразивной пульпы на входе и выходе из-за
„„ Д „„1787896 А1 (я)я Е 02 F 3/88, F 04 D 7/00 значения КПД в соответствии с выражением (t)= rg(t)—, где p(t)— текущая плотность гидросмеси; Q(t) — текущий расход гидросмеси; H(t) — текущий напор, развиваемый грунтонасосом; N(t)— текущая мощность; потребляемая грунтонасосом; 102 — коэффициент перевода мощности из кгм/с в кВт, основанный на периодическом измерении плотности и расхода гидросмеси, напора, развиваемого грунтовым насосом, и потребляемой мощности с последующим сравнением вычисленного КПД с минимально допустимым, при этом задают постоянные условия измерения параметров путем погружения всасывающего наконечника на глубину
h<>M-const, открывания задвижки на напорном пульповоде на расстоянии !;, <-const грунтового насоса, установки расхода
QggM=const и работы земснаряда на воде, и вычислении текущего значения КПД по форрезкого изменения траектории движения при высоких относительных скоростях движения вращающегося рабочего колеса относительно частиц грунта. Износ грунтонасоса приводит к изменению режима гидротранспортирования, т.е. снижению
КПД и напорной характеристики грунтонасоса. Снижение КПД грунтонасоса приводит к возрастанию удельных затрат мощности на единицу объема транспортируемого материала, что в свою очередь ведет к увеличению эксплуатационных потерь
1787896
15
25 ту (т)— () = (2) за счет перерасхода энергии и снижения выработки. Можно сделать вывод, что оптимальному сроку службы грунтового насоса соответствует снижение его КПД до минимального допустимого. Поэтому в процессе неизбежного снижения производительности земснаряда, обусловленного гидроабразивным и другим износом деталей грунтойасоса, задача сводится к оперативному контролю степени износа для своевременной замены. изношенных деталей. Это приводит к повышению эффективности работы земснаряда, сокращению простоев и эксплуатационных потерь, Известен способ визуального контроля степени износа грунтонасоса во время остановки земснаряда для выполнения очередного технического обслуживания (2).
Недостатком этого способа является субьективность, большая трудоемкость и невысокая оперативность контроля;
Известен. способ определения износа грунтонасоса путем контроля его КПД, который определяется по производительности и потребляемой мощности в соответствии с выражением где ф) — текущий КПД грунтонасоса.
p(t) — текущая плотность гидросмеси;
Q(t) — текущий расход гидросмеси;
H(t) — текущий напор, развиваемый грунтонасосом;
102 — коэффициент перевода мощности из кГм/с в кВт;
И(т) — текущая мощность, потребляемая грунтонасосом.
Этот способ позволяет контролировать степень износа грунтонасоса во время работы земснаряда путем периодического измерения КПД (например, один раз в сутки) и сравнения его с минимально допустимым.
Существенным недостатком этого способа является низкая точность. Она объясняется тем, что функция (1) зависит не только от каждого аргумента в отдельности, но и каждый из аргументов имеет корреляционную связь с другими аргументами, а эта связь определяется множеством переменных внешних факторов, таких как тип разрабатываемого грунта, его грансостав, дальность и высота транспортирования пульпы, глубина забоя, тип грунтового насоса и др, Для учета этих факторов на практике требуются дополнительные измерения и расчеты.
Отсюда вытекает второй недостаток способа — его низкая оперативность, 30
Для устранения влияния внешних факторов на результат измерений необходимо выполнять их каждый раз в одних и тех же, постоянных условиях, а именно при работе на воде с заданным расходом, постоянной глубине погружения всасы ва ю щего наконечника и постоянной длине напорного пульповода. Это обеспечивает однозначность определения текущего КПД. Измеренный таким образом КПД для воды затем сравнивается с минимально допустимым, рассчитанным с учетом технико-экономических факторов, в результате чего делается вывод о степени износа грунтового насоса.
Целью изобретения является повышение точности и оперативности контроля степени износа грунтового насоса за счет регулярного измерения текущего КПД гидросистемы при постоянстве внешних условий и сравнения его с допустимым.
: - - Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля степени износа грунтового насоса земснаряда путем вычисления текущего значения КПД в соответствии с выражением (1), основанному на периодическом измерении плотности и расхода гидросмеси, а также напора, развиваемого грунтонасосом, и мощности, потребляемой грунтонасосом, с последующим сравнением вычисленного КПД с минимально допустимым, дополнительно задают постоянные условия измерения параметров путем погружения всасывающего наконечника на глубину h >M=const, открывания задвижки на напорном пульповоде на расстоянии 4зм=const от грунтонасоса, установки расхода Q<>M=const и работы земснаряда на воде, при этом текущее значение
КПД определяют в соответствии с выражением
Способ осуществляется следующим образом.
Степень износа грунтового насоса контролируется регулярно, например, в начале каждой смены. При этом опускается рама грунтозаборного устройства на установленную глубину h<><, открывается задвижка на напорном пульповоде, установленная на расстоянии I<» от грунтового насоса, система заполняется водой, затем включается грунтовой насос и регулировкой устанавливается расход Оизм. Вода, проходящая через грунтозаборную линию и грунтовый насос, изливается через открытую задвижку. При установившейся работе грунтового
1787896 7(Е)— (4) 50
=К Q(t} Н(с), 55 насоса измеряется напор H(t) и потребляемая мощность N(t). Плотность воды равна единице, поэтому текущий КПД насоса определяется из выражения (2). Он характеризует степень износа грунтового насоса, Для нового насоса измеренный КПД равен паспортному, а по мере износа рабочего колеса и других частей насоса величина КПД умен ьшается, Измеренный КПД yb(t) сравниваются с минимально допустимым Ь ин, рассчитанным заранее в следующей последовательности:
1) рассчитывается минимально допустимый КПД для данной категории грунта
f ôðóäH, т.е, КПД, при котором дальнейшая эксплуатация грунтового насоса становится экономически нецелесообразной. Расчет выполняется по методике, приведенной в (1);
2) минимально допустимый КПД для грунта пересчитывается на воду в соответствии с (3), т.е, где S — обьемная консистенция гидросмеси.
При gb> g ьмин закрывается заслонка на напорном пульповоде, рама опускается на грунт и начинается рабочий процесс земснаряда. При ь дырин земснаряд останавливается для ремонта (восстановления) грунтового насоса.
На чертеже приведен пример функциональной схемы устройства, реализующего способ.
На лебедке, опускающей раму с грунтозаборным устройством, установлен датчик перемещений 1, соединенный с ключом 5, выход которого соединен с первым входом элемента И 8. Второй вход элемента И 8 соединен с выходом второго ключа 6, который установлен на задвижке напорного пульповода. Выход элемента И 8 соединен с первым входом индикаторного табло 9 и первым входом переключателя 10, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа 7, а выход соединен с входом пускателя 11 и через элемент задвижки 13 — с управляющим входом блока вычислений 12.
Информационные входы блока вычислений соединены с выход: ми датчика расхода 2, напора 3 и потребляемой мощности 4, а выход блока соединен со вторым входом индикаторного табло 9.
При реализации устройства могут быть использованы программируемый управляющий калькулятор, например, "Электроника МК-64" или микроЭВМ и датчики с
45 цифровыми выходами, подключаемые к портам микроЭВМ.
Устройство работает следующим образом.
При закрытии задвижки на напорном пульповоде, расположенной на расстоянии
lg3Q от грунтонасоса, и опускании рамы грунтозаборного устройства на глубину h<>< замыкаются ключи 5 и 6 соответственно.
Единичные сигналы с выходов этих ключей поступают на входы элемента И 8, в результате чего на его выходе появляется единичный сигнал, включающий сигнальную лампу на индикаторе 9, а также пускатель 11, если переключатель 10 установлен в положение
"Автомат". Пускатель включает грунтонасос, Через время At, в течение которого устанавливается расход Q»>, с выхода элемента задержки 13 сигнал поступает на управляющий вход блока вычислений 12, который выполняет операции в соответствии с записанной программой, т.е. выражением (2). На информационные входы блока вычислений поступают данные от датчиков расхода, напора и мощности. Результат расчета поступает на индикатор 9. Если переключатель 10 установлен в положение
"Ручное", то пускатель 11 включается багермейстером с помощью ключа 7 по получении сигнала от сигнальной лампы индикатора 9 и установки расхода, равного Q»M, При реализации данного устройства возможны два варианта;
1) на грунтонасосе установлен датчик потребляемой мощности N(t) и вычисления производятся в соответствии с выражением (2);
2) на грунтонасосе установлены амперметр и вольтметр, измеряющие потребляемый ток l(t) и напряжение U(t). В этом случае багермейстер устанавливает при номинальном направлении U» номинальную величину потребляемого тока 1но и после Этого включает блок вычисления, Блок вычислений при этом содержит программу, реализующую функцию
1 де K 102 1 0 — const (5) а из схемы исключается датчик мощности и величина At определяется временем установки I«<.
После измерения КПД грунтонасоса задвижка на напорном пульповоде закрывается и грунтозаборное устройство опускается
1787896 зу(t) 25
Составитель И.Mopes
Техред М.Моргентал Корректор М.Керецман
Редактор Г.Бельская
Заказ 43 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 на грунт. Сигнал на выходе элемента И 8 исчезает и устройство работает как универсал ьн ый измерительный прибор; выдавая на индикатор 9 показания датчиков расхода, напора и мощности выборочно или поочередно в соответствии с программой опроса датчиков, записанной в памяти блока вычислений, Предлагаемый способ контроля степени износа грунтового насоса земснаряда дает возможность оперативно и точно контролировать снижение производительности грунтового насоса, что позволяет определять оптимальный с точки зрения техникоэкономической целесообразности момент для остановки земснаряда на восстановительный ремонт грунтового насоса.
Формула изобретения
Способ контроля степени износа грунтового насоса земснаряда путем вычисления текущего значения КПД в соответствии с выражением т 0 t H t
С где p(t) — текущая плотность гидросмеси;
0(й) — текущий расход гидросмеси;
H(t) — текущий напор, развиваемый грунтонасосом;
N(t) — текущая мощность, потребляемая
5 грунтонасосом;
102 — коэффициент перевода мощности из кГм/с в кВт, основанный на периодическом измерении плотности и расхода гидросмеси, напора, развиваемого грунтовым
10 насосом, и потребляемой мощности с последующим сравнением вычисленного КПД с минимально допустимым, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности и оперативности контроля,дополнительноза15 дают постоянные условия измерения параметров путем погружения всасывающего наконечника на глубину h»M=const, открывания задвижки на напорном пульповоде на расстоянии I» =const îò грунтового насоса, 20 установки расхода О э =сопз1 и работы земснаряда на воде, при этом текущее значение
КПД определяют в соответствии с выражением
