Способ контроля степени износа грунтового насоса земснаряда Советский патент 1993 года по МПК E02F3/88 F04D7/00 

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 грунтонЗсоса, 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 субъективность, 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

,(

Q(0-H(0

где t) - текущий КПД грунтонасоса.

/Xt) - текущая плотность гидросмеси;

Q(t) - текущий расход гидросмеси;

H(t) - текущий напор, развиваемый грунтонасосом;

102 - коэффициент перевода мощности из кГм/с в кВт;

N(t) - 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.

Для устранения влияния внешних факторов на результат измерений необходимо выполнять их каждый раз в одних и тех же, постоянных условиях, а именно при работе

5 на воде с заданным расходом, постоянной глубине погружения всасывающего наконечника и постоянной длине напорного пульповода. Это обеспечивает однозначность определения текущего КПД, Измерен10 ный 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.

15 Целью изобретения является повышение точности и оперативности контроля степени износа грунтового насоса за счет регулярного измерения текущего КПД гидросистемы при постоянстве внешних усло20 вий и сравнения его с допустимым.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля степени износа грунтового насоса земснаряда путем вычисления текущего значения КПД в соответст25 вии с выражением (1), основанному на периодическом измерении плотности и расхода гидросмеси, а также напора, развиваемого грунтонасосом, и мощности, потребляемой грунтонасосом, с последую30 щим сравнением вычисленного КПД с минимально допустимым, дополнительно задают постоянные условия измерения параметров путем погружения всасывающего наконечника на глубину hnaM const, открывания за35 движки на напорном пульповоде на расстоянии от грунтонасоса, установки расхода QM3M const и работы земснаряда на воде, при этом текущее значение КПД определяют в соответствии с выраже40 нием

ч-Оизм H(t) Ф -102 -N(t)

(2)

Способ осуществляется следующим образом.

Степень износа грунтового насоса контролируется регулярно, например, в начале каждой смены. При этом опускается рама

грунтозаборного устройства на установленную глубину Ьизм, открывается задвижка на напорном пульповоде, установленная на расстоянии 1Изм 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

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 уменьшается. Измеренный КПД ;b(t) сравниваются С МИНИМалЬНО ДОПУСТИМЫМ /Ьмин,

рассчитанным заранее в следующей последовательности:

1) рассчитывается минимально допустимый КПД для данной категории грунта грмин, 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.

„ Ягрмин Ьмин - 1 Q 33 .

(3)

где S-объемная консистенция гидросмеси.

При rjb т/ьмин закрывается заслонка на напорном пульповоде, рама опускается на грунт и начинается рабочий процесс земснаряда. При ift, т/Ьмин земснаряд останавливается для ремонта (восстановления) грунтового насоса.

На чертеже приведен пример функциональной схемы устройства, реализующего способ.

На лебедке, опускающей раму с грунто- заборным 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 выходами 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

цифровыми выходами, подключаемые к портам микроЭВМ.

Устройство работает следующим образом.

При закрытии задвижки на напорном пульповоде, расположенной на расстоянии 1изм от грунтонасоса, и опускании рамы грунтозаборного устройства на глубину пизм 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 грунтона- сос. Через время Дг, в течение которого устанавливается расход Оизм, 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 багер- мейстером с помощью ключа 7 по получении

сигнала от сигнальной лампы индикатора 9 и установки расхода, равного Оизм.

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 UHOM номинальную величину потребляемого тока Ном и после Этого включает блок вычисления. Блок вычислений при этом содержит программу, реализующую функцию

,(,). ОДЬШ1

v 102 IHOM UHOM K-Q(t) H(t),

(4)

где К

1

const

(5)

102 ном UHOM

5 а из схемы исключается датчик мощности и величина Аг определяется временем установки IHOM.

После измерения КПД грунтонасоса задвижка на напорном пульповоде закрывается и грунтозаборное устройство опускается

на грунт. Сигнал на выходе элемента И 8 исчезает и устройство работает как универсальный измерительный прибор, выдавая на индикатор 9 показания датчиков расхода, напора и мощности выборочно или поо- чередно 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 технико- экономической целесообразности момент для остановки земснаряда на восстановительный ремонт грунтового насоса. Формула изобретения Способ контроля степени износа грунтового насоса земснаряда путем вычисле- ния текущего значения КПД в соответствии с выражением

„r0-p(t);Q(t).H(t) )102 N(t) где/Xt) - 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, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и оперативности контроля, дополнительно задают постоянные условия измерения параметров путем погружения всасывающего наконечника на глубину hM3M const, открывания задвижки на напорном пульповоде на расстоянии 1изм согшот грунтового насоса, установки расхода QM3M const и работы земснаряда на воде, при этом текущее значение КПД определяют в соответствии с выражением

СЬзм H(t)

(0

102 N(tJ

Изобретение относится к способам контроля степени износа грунтового насоса земенаряда путем вычисления текущего Изобретение относится к автоматизированному контролю технологических пара- метров 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 всасы- вающего 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 отно- сительно 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