CC BY
159
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»,
