Расчет конструктивных и технологических параметров грунтонасосных установок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.19, кандидат технических наук Гетьман, Дмитрий Игоревич

• Гетьман, Дмитрий Игоревич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гетьман, Дмитрий Игоревич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОПИСАНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ СНАРЯДОВ. АКТУАЛЬНОСТЬ ЗАДАЧИ.

1.1. Общие сведения о земснарядах и их область применения.

1.2. Типы оборудования землесосов.

1.3. Режимы работы землесоса.

1.4. Критерии эффективности работы земснарядов.

1.5. Способы увеличения эффективности работы.

1.6. Факторы, ограничивающие эффективность работы грунтонасосной установки.

1.7. Особенности работы грунтонасосной установки и формирования рабочего режима, взаимодействие грунтового насоса, всасывающего и напорного трубопроводов как системы.

1.8. Существующие методики расчета параметров установившихся режимов систем гидравлического транспорта.

1.9. Приоритетные пути повышения эффективности и экономичности грунтонасосной установки, на основании анализа физических принципов ее работы.

1.10. Задачи и методика исследований.

ГЛАВА И. ОСНОВНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ

РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ГНУ РЕЧНЫХ ЗЕМЛЕСОСОВ.

2.1. Изменения свойств гидросмеси и характеристик грунтового насоса.

2.2. Гидравлические характеристики всасывающего и напорного трубопроводов.

ГЛАВА III. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА,

ПРОТЕКАЮЩЕГО В СИСТЕМЕ НАСОС-ТРУБОПРОВОД.

3.1. Основные уравнения для построения математической модели.

3.2. Математическая модель. Основное уравнение равновесия системы.

3.3. Алгоритмы расчета основных параметров системы.

ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И РАСЧЕТНАЯ ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ И НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ. КОРРЕКТИРОВКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

4.1. Оценка адекватности математической модели.

4.2. Методика сравнения расчетов по модели и фактических замеров.

4.3. Тестовая конфигурация - параметры грунтонасосной установки, использованные в натурных исследованиях, режимы, на которых проводились исследования.

4.4. Замеренные параметры.

4.5. Рассчитанные параметры.

ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ И КОНСТРУКЦИИ ГРУНТОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ЗЕМЛЕСОСА С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

5.1. Анализ влияния различных факторов на эффективность работы грунтонасосной установки.

5.2. Расчет режимов работы грунтонасосной установки в различных грунтовых и технологических условиях.

5.3. Подбор и расчет всасывающего наконечника и его элементов.

5.4. Расчет рабочих перемещений землесоса при всасывании грунта из массива грунтозаборным устройством с дополнительным водоподводящим каналом.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Расчет конструктивных и технологических параметров грунтонасосных установок»

В 2010 году в эксплуатации на внутренних водных путях России находятся 168 дноуглубительных земснарядов, у 119 из которых в этом же году истечет нормативный срок службы, а к 2015 году число земснарядов с истекшим сроком службы достигнет 151. Эти земснаряды будут списаны либо подвергнуты модернизации. Также федеральной целевой программой «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)» планируется строительство 22 новых земснарядов. Предположительно, как модернизация, так и строительство будут вестись в условиях ограниченных средств, и с учетом необходимости внедрения технологий энергосбережения.

Существующие методы расчета грунтонасосных установок землесосов нацелены на определение работоспособности установки, но не ее энергетической эффективности. Поэтому является актуальной проблема создания отвечающих современным требованиям методов расчета конструктивных и технологических параметров грунтонасосной установки землесоса (ГНУ), а также создания технологии управления, позволяющей эффективно устанавливать и поддерживать энергосберегающий режим работы грунтонасосной установки.

Создание и освоение таких методов расчета рабочих режимов и конструктивных параметров оборудования землесосов позволит увеличить производительность, снизить удельные эксплуатационные энергозатраты, расширить технологические возможности дноуглубительных земснарядов при их проектировании, постройке, эксплуатации и модернизации.

Целью данной работы является создание метода расчета параметров и характеристик грунтонасосной установки, отличающегося возможностью расчета любых параметров ГНУ, работающей на заданном режиме, в широком диапазоне грунтовых и технологических условий; исследование, на основании разработанного метода, технологического процесса грунтонасосной установки и влияния грунтовых, технологических условий и конструктивных параметров отдельных элементов установки на рабочие параметры и характеристики; разработка технологии наиболее эффективного управления режимами работы грунтонасосного комплекса для повышения технико-экономических показателей эксплуатируемых землесосов. Для достижения цели работы были решены следующие задачи: Разработана современная методика компьютерного расчета конструктивных и технологических параметров грунтонасосных установок землесосов при работе в любых технологических и грунтовых условиях;

Выполнен анализ влияния технологических и грунтовых условий на показатели грунтонасосной установки землесоса, и определен характер взаимодействия параметров перекачиваемой гидросмеси и рабочих режимов гидротранспорта;

Установлена интенсивность влияния конструкции некоторых элементов грунтонасосной установки и условий ее работы на удельные и суммарные энергозатраты, а также на фактическую производительность землесоса;

Разработан алгоритм выбора режима работы грунтонасосной установки в зависимости от ее возможностей и внешних условий для достижения минимальных удельных энергозатрат либо максимальной производительности;

Впервые разработана методика расчета параметров грунтозаборных устройств, обеспечивающих устойчивую работу грунтонасосной установки в любых технологических условиях.

При выполнении данной работы были достигнуты следующие практические результаты: создана возможность расчета любых параметров и характеристик грунтонасосной установки, работающей в широком диапазоне грунтовых и технологических условий, разработаны алгоритмы компьютерного расчета параметров работы грунтонасосной установки;

Выполнен анализ взаимодействия элементов грунтонасосной установки с транспортируемой гидросмесью и построена номограмма для выбора рабочего режима грунтонасосной установки в зависимости от исходных технологических условий и показаний штатных КИП землесоса на примере землесоса проекта 1-516.

Определены конструктивные параметры специального всасывающего наконечника для работы «из массива», обеспечивающие его бесперебойную работу;

Определена зависимость между скоростью перемещения землесоса, оборудованного специальным всасывающим наконечником для работы «из массива», и рядом технологических параметров: производительностью по грунту, глубиной грунтозабора, толщиной снимаемого слоя, для обеспечения эффективной работы землесоса, оборудованного таким наконечником.

Результаты данного исследования приняты: на землесосах проекта 1-516 -к внедрению при модернизации грунтозаборного устройства и составлении технологических карт работы землесоса; рядом подразделений водного транспорта (Печорского и Северодвинского ГБУВПиС, ФГУП КИМ). Получены предложения подразделений о проведении аналогичных расчетов с использованием рассмотренного метода для других типовых землесосов.

Материалы и положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГАВТ, в секции «Водные пути» в 2000 и 2001 г.г., на научно-производственном совещании командиров земснарядов Управления канала им. Москвы, в 1999г.

Основные положения работы опубликованы в 6 работах, в том числе в журнале «Речной транспорт (XXI век)», (№6 2009г.), входящем в перечень ВАК.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация водного транспорта, судовождение», Гетьман, Дмитрий Игоревич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате выполненной работы, автором:

Разработан метод анализа процесса гидротранспорта, расчета конструктивных и технологических параметров грунтонасосных установок землесосов при работе в любых технологических и грунтовых условиях;

Выполнен анализ влияния технологических и грунтовых условий на показатели грунтонасосной установки землесоса и определен характер взаимодействия параметров перекачиваемой гидросмеси и рабочих режимов гидротранспорта;

Установлена степень влияния конструкции элементов грунтонасосной установки и условий ее работы на удельные и суммарные энергозатраты, а также на фактическую производительность землесоса;

Создан алгоритм выбора режима работы грунтонасосной установки в зависимости от ее возможностей и внешних условий для достижения минимальных энергозатрат либо максимальной производительности;

Создана методика расчета параметров грунтозаборных устройств, обеспечивающих устойчивую работу грунтонасосной установки в любых технологических условиях, и алгоритм управления грунтонасосной установкой, оборудованной таким наконечником.

Результаты данного исследования приняты:

На землесосах проекта 1-516 — к внедрению при модернизации грунтозаборного устройства и составлении технологических карт работы землесоса.

Рядом подразделений водного транспорта (Печорского и Северодвинского ГБУВПиС, ФГУП КИМ).

Получены предложения подразделений о проведении аналогичных расчетов с использованием рассмотренного метода для других типовых землесосов.

116

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гетьман, Дмитрий Игоревич, 2011 год

1. Алексеева Т.В и др. Машины для земляных работ. М., «Машиностроение», 1964.

2. Бессонов Е.А. «Технология и механизация гидромеханизированных работ» — М.: Центр, 1999.

3. Бессонов Е.А. Энциклопедия гидромеханизированных работ. Словарь-справочник. М.: Изд-во «1989. ру», 2005г.

4. Бычков И.П. Суда технического флота. Л -М, Водтрансиздат, 1954

5. Гарбузов З.Е. и др. Землеройные машины непрерывного действия М.-Л., «Машиностроение», 1965,

6. Горбунов Д.И. Дноуглубление. М.: Транспорт, 1984, 232 с.

7. Гришанин К.В., Дегтярев В.В., Селезнев В.М. Водные пути. М. Транспорт, 1986. 400 с.

8. Жученко В.А. Новая технология гидромеханизированпой добычи и разработки грунтов. М.: Стройиздат, 1973. 285 с.

9. Иванов В.А., Лукин Н.В., Разживин С.Н. Суда технического флота. М.: Транспорт, 1982. 366 с.

10. Инструкция по гидравлическому расчету систем напорного гидротранспорта грунтов. ВНИИГ им. Веденеева. Л.: Энергия, 1972.

11. Краковский И.И. Суда технического флота. Л., «Судостроение», 1968.

12. ЛеваМ. Псевдоожижение. Пер. с нем. М.: Гостоптехиздат, 1961. 724 с.

13. Лобанов В. А. Справочник по технике освоения шельфа. Л.: Судостроение, 1983. 288 с.

14. Меламут Д. Л. Гидромеханизация в мелиоративном и водохозяйственном строительстве. М.: Стройиздат, 1981. 300 с.

15. Нурок Г. А., Гидромеханизация открытых разработок, М., 1970.

16. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. М.: Недра, 1985. 472 с.

17. Огородников С.П. Гидромеханизация разработки грунтов. М.: Стройиздат. 1986. 256 с.

18. Перехвальский B.C. Скалоуборочные работы на реках. М.: Транспорт, 1982. 85 с.

19. Попов Ю.А., Рощупкин Д.В., Пеняскнн Т.И. Гидромеханизация в северной строительно-климатической зоне. Л.: Стройиздат, 1982. 224 с.

20. Прандтль Л. Гидромеханика. М., ИЛ., 1951.

21. Пятницкий К.А. Эксплуатация самоотвозных землесосных снарядов. М.: Транспорт, 1983. 224 с.

22. Рощупкин Д.В. Разработка грунтов землесосными снарядами. М.: Транспорт, 1969. 136 с.

23. Силин H.A., Коберник С.Г. Режимы работы крупных землесосных снарядов и трубопроводов. Киев: Изд-во АН УССР, 1962. 215 с.

24. Смолдырев А.Е. Гидравлическое транспортирование высококонцентрированных гидросмесей, Л., 1989.

25. Смолдырев А.Е. Рекомендуемые методы расчета гидравлического транспорта. М.,Недра, 1964

26. Смолдырев А.Е. Трубопроводный транспорт. М.: Недра, 1980

27. Смолдырев А.Е., Сафонов Ю.К. Трубопроводный транспорт концентрированных гидросмесей. Машиностроение, 1973. \

28. Смолдырев А.Е., Спиваковский А.О. Движение гидро- и аэросмесей горных пород-М.:Наука, 1966.

29. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины, М, Машгиз, 1968,

30. Справочник металлиста М, Машгиз, 1960

31. Стариков A.C. Технологические процессы земснарядов. М.: Транспорт, 1989. 220 с.

32. Стариков A.C. Технология работы речных земснарядов. М.: Транспорт, 1969. 240 с.

33. Техническая инструкция по производству землечерпательных работ. М,: Транспорт, 1987. 120 с.

34. Трайнис В.В. Параметры и режимы транспортирования угля потрубопроводам. M. Наука, 1970

35. Фрейлих Г.З., Но H.I. Дноуглубительный флот М, «Транспорт», 1964

36. Шкундин Б. М. Землесосные снаряды, М., 1968

37. Шкундин Б.М. Землесосные работы в гидротехническом строительстве. М.: Высшая школа, 1977. 239 с.

38. Юфин А.П. Гидромеханизация. М.: Стройиздат, 1974. 224 с.

39. Яковлев C.B. Ласков Ю.М. Перекачка ила и осадков сточных; вод.М., Госстройиздат. 1961.

40. Гетьман Д.И. Особенности работы грунтонасосной установки земснарядов. // «Секция Водные пути и порты» / Материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов. М.: МГАВТ, 2000г. - 55 е., с.28.

41. Roorda A., Veriregt I. Floating dredges, Haarlefn, 1963

42. I.H.C. Dredger Division Bucket Dredgers I.H.C. Holland, 1972 17, BIdum R., Marnits F. Die Schwimmbagger Bd. II. Springer, 1963

43. Welte A, Olhydiaulische Aniiiebe irn Schwimmbaggerbau Alb der Zeitschrift Olhydraulik und pneumatik, № 8, 1966.

44. Ir. S.E.M. de Bree. Centrifugal dredgepumps part 8. "Ports and Dredges" # 87, 1975

45. O.Radio G. Kohletischlamm. Transport durch Rohrleitungen Bauzeitung, 1971

46. Boulden L. Moving solids like liquids Vfch.Dec., 1978. p.87-92.96: Elliot D.E., Gliddom D.J. Hydrotransport 1. 1-st Int. Conf.Hydraul. transp. Solid Pipes. 1980120