Научная статья на тему 'КОМБИНИРОВАНИЕ МЕЛЬНИЦ ДЛЯ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД'

КОМБИНИРОВАНИЕ МЕЛЬНИЦ ДЛЯ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
107
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕЛЬНИЦА / ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ / ГОРНАЯ ПОРОДА / ЭНЕРГОВООРУЖЕННОСТЬ / ДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ / МЕЛЮЩИЕ ТЕЛА / АЛГОРИТМ / ОБОРУДОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Дмитрак Юрий Витальевич

Приведены результаты исследования эффективности комбинирования мельниц для измельчения горных. Обобщен опыт практики комбинирования мельниц в США и Республике Казахстан. Дана справка о методе прямого измерения динамических параметров мелющих тел. Сделан вывод о том, что использовать тот или иной тип мельницы нужно в определённых диапазонах крупности измельчаемого материала. Предложен алгоритм определения параметров работы мельниц.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COMBINA TION OF FINE MILLS ROCK CRUSHING

The results of the study of the effectiveness of combining mills for grinding mining are given. The experience of the practice of combining mills in the USA and the Republic of Kazakhstan is generalized. Information about the method of direct measurement of dynamic parameters of grinding bodies is given. It was concluded that it is necessary to use one or another type of mill in certain ranges of the size of the crushed material. An algorithm for determining the parameters of the mill operation is proposed.

Текст научной работы на тему «КОМБИНИРОВАНИЕ МЕЛЬНИЦ ДЛЯ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД»

15. Ensuring safe operation and assessment of the state of underground structures by acoustic-resonance flaw detection / B. Meskhi [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environment Science. 2017. p. 012217.

16. Li J.-G., Zhan K. Intelligent Mining Technology for an Underground Metal Mine Based on Unmanned Equipment // Engineering. 2018. Vol. 4. Iss. 3. P. 381—391.

17. Strategic mining options optimization: Open pit mining, underground mining or both / E. Ben-Awuah, O. Richter, T. Y. Elkington // Pourrahimian International Journal of Mining Science and Technology. 2016. Vol. 26. No 6. P. 1065-1071.

18. Holley E. A., Yu Y. T., Navarre-Sitchler A. Quantitative mineralogy and geochemistry of pelletized sulfide-bearing gold concentrates in an alkaline heap leach // Hydro-metallurgy. 2018. Vol. 181. p. 130-142.

19. Morrell S. Modelling the influence on power draw of the slurry phase in Autogenous (AG), Semi-autogenous (SAG) and ball mills // Minerals Engeneering. 2016. Vol. 89. P. 148—156.

20. Feng X.-T. Rock mechanics and engineering. Vol. 4: Excavation, Support and Monitoring. 1st edition. CRC Press. Taylor & Francis Group. 2017. 726 p.

УДК 622.272/275.34; 504.05/06:622.34

КОМБИНИРОВАНИЕ МЕЛЬНИЦ ДЛЯ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД

Ю.В. Дмитрак

Приведены результаты исследования эффективности комбинирования мельниц для измельчения горных. Обобщен опыт практики комбинирования мельниц в США и Республике Казахстан. Дана справка о методе прямого измерения динамических параметров мелющих тел. Сделан вывод о том, что использовать тот или иной тип мельницы нужно в определённых диапазонах крупности измельчаемого материала. Предложен алгоритм определения параметров работы мельниц.

Ключевые слова: мельница, измельчение, горная порода, энерговооруженность, динамические параметры, мелющие тела, алгоритм, оборудование.

Введение

Обогащение полезных ископаемых характеризуется высокими затратами электроэнергии, большая часть которой тратится на интеграцию твердых пород удара, раздавливания, истирания и другими способами [14].

Результаты измельчения являются определяющими в технологических процессах, например, при изготовлении бетонных смесей или подготовке руд для кучного выщелачивания.

В горной практике чаще всего используют барабанные мельницы, основанные на эффекте удара по измельчаемому материалу загрузкой помольных камер. Повышение производительности мельниц является путем увеличения размеров их помольных камер, которая сопровождается увели-

чением энергозатрат, поэтому поиск путей увеличения производительности мельниц является целью многих исследований [5-6].

Трудности теоретического осмысления и практики управления процессами измельчения увеличивались невозможностью прямого исследования параметров динамических процессов в мельнице. Анализ движения мелющей загрузки по всему пространству помольной камеры и определение последовательности использования мельниц в технологической цепи для оптимизации работы мельниц по критерию энергоёмкости стал возможным с созданием комплекса виброизмерительного оборудования, главным элементом которого является трёхкомпонентный радиоакселерометр [7].

Феномен активации заключается в измельчении твердых материалов под воздействием импульсов определенной частоты и амплитуды с разрушением крупных зерен вещества и обнажением его поверхности.

Вследствие возрастания скорости образования кристаллизационной структуры гидросиликата изменяются скорости густения и твердения, что позволяет получить бетонные смеси заданной прочности в более ранний срок.

От тонкости измельчения зависят не только скорость гидратации и прочность бетонных смесей, но и структурная вязкость, определяющая смазывающую способность цементного теста, сцепление его с заполнителем и транспортабельность смеси к месту использования.

Перспективы совершенствования технологии тонкого измельчения включают создание комплексов оборудования, в которых мельницы различного типа комбинируют [8].

Эффективность комбинирования технологий складывается из уменьшения отходов дробления и тонкого измельчения минерального сырья с минимизацией много планового негативного воздействия на окружающую среду [9-11].

Совершенствование процессов механического дробления и измельчения в силу высокого энергопотребления нередко определяет судьбу технологий добычи и переработки твердого минерального сырья [12-15].

Целью исследований является определение эффективности комбинирования мельниц для тонкого измельчения горных пород по критерию выхода активной фракции.

Результаты

Промышленная установка для получения доломитовой муки на обогатительной фабрике в г. Катасаукуа (штат Пенсильвания, США) комбинировала шаровую барабанную мельницу фирмы «Fuller» (США), и последовательно установленную за ней вибрационную мельницу конструкции фирмы «MicroGrinding Systems, Inc.», США (рис. 1).

Рис. 1. Промышленная установка с комбинированием мельниц

Характеристика установки приведена в табл. 1.

Таблица 1

Характеристика шаровой мельницы

Параметры Единицы Значение

Диаметр помольной камеры м 3

Угловая скорость вращения помольной камеры с-1 4,71

Длина помольных камер м 4

Объём помольных камер 3 м 75

Масса мелющих тел кг 5000

Диаметр шаров м 0,06

Режим работы - непрерывный

Мощность электродвигателя кВт 80

Масса подвижной части кг 7000

Производительность, т/ч т/ч 80

Характеристика вибрац Таблица 2 (,ионной мельницы

Параметры Единицы Значение

Диаметр помольной камеры м 0,4

Частота колебаний помольных камер рад/с 130

Длина помольных камер м 1,2

Объём помольных камер 3 м 0,15

Масса мелющих тел кг 800

Диаметр шаров м 0,04

Окончание табл. 2

Амплитуда колебаний помольных камер м 0,0025

Статический момент дебалансов Н-м 28,4

Режим работы зарезонансный

Мощность электродвигателя кВт 15

Масса колеблющейся части кг 1400

Производительность т/ч 80

Исходный материал после предварительного грохочения содержал фракции 20 мм, а конечный продукт в виде доломитовой муки имел крупность 0,8 мм.

Установка, комбинирующая установленные последовательно барабанную и вибрационную мельницы вместо существующей схемы с использованием только барабанной мельницы, использована нами для исследования процесса измельчения в зонах наибольшей эффективности работы каждой мельницы (рис. 2).

Ра зм ер,

мм

40

30 —

20

10 —

20

40

2

\

~Г 60

~Г 80

~г 100

Н

120

3

Время, мин.

Рис. 2. Кинетика измельчения доломитового сырья по комбинированной схеме: 1 - шаровая мельница; 2 - вибрационная мельница; 3 - шаровая + вибрационная мельницы

Анализ кинетических кривых показал преимущество комбинирования мельниц различных типов. Несмотря на повышенное энергопотребление вибрационной мельницей, энергоёмкость получения доломитовой муки снижена в 1,2 раза.

Результаты исследования позволяют сделать вывод о том, что использовать тот или иной тип мельницы нужно в определённых диапазонах крупности частиц измельчаемого материала.

Так, использование вибромельницы для измельчения частиц крупнее 2.5 мм приведёт к резкому увеличению времени измельчения и росту энергозатрат. Частицы крупнее 2.5 мм могут не оказаться в промежутке между шарами, так как последние совершают колебания с амплитудой порядка 2.5 мм. Частицам необходимо время для разрушения трением до величины 2.5 мм. В вибромельницах измельчение осуществляется ударными импульсами с небольшими амплитудами, поэтому истирающее воздействие в вибромельницах малоэффективно.

При необходимости измельчить материал с размером частиц 2-5 мм необходимо использовать барабанную мельницу, так как только в этом случае энергия шаров достаточна для процесса измельчения.

Если требуется измельчить материал размером 1-2 мм, выгоднее использование вибрационной мельницы, так как энергия её шаров меньше аналогичной величины в барабанной мельнице. На процесс измельчение в вибрационной мельнице будет потрачено меньше энергии, чем в барабанной мельнице. Использование барабанную мельницу вместо вибрационной приводит к перерасходу энергии на измельчение.

С уменьшением тонины помола использование вибрационных и барабанных мельниц становится малоэффективным по расходу энергии на измельчение. Существуют такие диапазоны значений, при которых измельчение в указанных типах мельниц невозможно.

Барабанные мельницы для сверхтонкого измельчения в практике используют часто. При этом время измельчения и затрачиваемая энергия возрастают. Результаты исследования позволяют говорить о целесообразности дифференцированного использования мельниц для измельчения минералов до заданной крупности.

Проведённые теоретические и экспериментальные исследования параметров движения мелющей загрузки и процессов измельчения, происходящих в помольных камерах комбинируемых мельниц, позволяют разработать методику расчёта основных параметров мельниц для тонкого измельчения пород. Полученные зависимости служат инструментом для выбора вида мельницы и диапазона её работы при минимальных затратах энергии.

Алгоритм определения параметров работы мельниц представлен на

рис. 3.

При разработке месторождения Шокпак-Камышовое (Северный Казахстан) для измельчения вяжущей добавки комбинировали возможности быстроходной мельницы - дезинтегратора и вибромельницы.

Рис. 3. Алгоритм выбора измельчительного оборудования

Дезинтегратор ДУ-65 конструкции СКТБ "Дезинтегратор" (г. Таллин) и вибромельница МВВ-01 работали последовательно в технологической цепи закладочного комплекса на основе серийного бетонного завода СБ-75 производительностью 70 м /ч (рис. 4).

Рис. 4. Закладочный комплекс с комбинированием мельниц: 1 - шлак; 2 - дезинтегратор; 3 - цемент; 4 - конвейер; 5 - вибромельница; 6 - смеситель; 7 - скважина для подачи смеси

Сведения о дезинтеграторе приведены в табл.3.

Таблица 3

Характеристика дезинтегратора ДУ-65

Показатель Единицы Значение

Размер куска питания мм 20

Габаритные размеры

длина мм 2905

ширина мм 1918

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

высота мм 2040

Диаметр ротора мм 1220

Суммарная мощность привода кВт 450

Частота вращения ротора -1 мин 1485

Выход фракций -74 мкм

в мокром режиме % 50 - 55

в сухом режиме % 40

Удельный расход электроэнергии

при трехрядных роторах кВт. ч/т 9

при четырехрядных роторах кВт. ч/т 10 - 13

Удельный расход металла при измельчении кг/т 0,24

Производительность т/ч 24

В вибромельницах создается более высокая энергонапряженность, чем в шаровых мельницах, что позволяет использовать их эффективнее, чем другие механоактивации (табл. 4).

Таблица 4

Техническая характеристика вибромельницы МВВ-01

Показатель Единицы Значение

Крупность куска питания мм -10

Мощность привода кВт 30

Амплитуда колебаний мм 6,5

Величина вынуждающей силы кН 191

Производительность т/ч 10

Габаритные размеры

длина мм 2100

ширина мм 1950

высота мм 1000

Масса кг 1000

Мельница работала в сухом или водном режиме, обеспечивая показатели: минимальная тонкость помола 0,01 мм, удельный расход металла 0,10.. .0,15 кг/т, динамическая нагрузка на анодные конструкции 30 кН.

Сведения о качестве измельчения в вибромельнице сведены в

табл. 5.

Таблица 5

Результаты измельчения алмазной руды в вибромельнице

Соотношение твердой и жидкой фаз Остаток на сите с ячейкой, мм, %

1,6 1 0,63 0,4 0,315 0,2 0,16 0,1 0,074 -0,074

1:(0,1...0,2) 8,9 3,81 3,1 2,35 1,16 1,84 1,27 3,23 3,9 70,65

1:(0,2...0,4) 0,77 1,5 2,53 3,05 2,15 3,67 2,05 5,91 6,79 71,58

1:(0,4...0,6) 0,26 1,82 1,31 2,1 1,85 3,63 2,11 6,05 6,26 75,58

Объем помещения для установки вибромельницы МВВ-01 составляет около 50 м , что меньше объема при использовании других аппаратов-активаторов для получения активной фракции измельчаемого материала.

Дезинтегратор ДУ-65 обеспечивал выход активного класса до 55 %. Комбинирование его с вертикальной вибромельницей увеличил выход активной фракции до 70 %, что позволяло утилизируемому шлаку конкурировать с товарным цементом в качестве вяжущей компоненты при изготовлении закладочных смесей.

Полученные результаты исследования корреспондируют с выводами специалистов России и Зарубежья по рассматриваемому направлению горного дела [16-20].

Заключение

Практикой применения в горнодобывающей отрасли доказана эффективность использования мельниц для измельчения твердых материалов может за счет их комбинирования в рамках единого процесса подготовки сырья для изготовления товарной продукции.

Количественные значения динамических параметров в помольных камерах могут быть измерены прямым измерением с помощью пьезоэлектрического вибропреобразователя.

Процесс комплексного совершенствования мельниц для измельчения твердых материалов описывается предложенным алгоритмом.

Определение эффективности комбинирования мельниц для тонкого измельчения горных пород по критерию выхода активной фракции может быть целью дальнейших исследований.

Список литературы

1. Петров В.А., Андреев Е.Е., Биленко Л.Ф. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1990. 301 с.

2. Франчук В.П. Основы динамического расчета дробильно-измельчительных и классифицирующих вибрационных машин // Известия Днепропетровского горного института. М.: Недра, 1990. С. 156-163.

3. Гуюмджян П. П., Ясинский Ф. Н. Разрушение одиночных частиц ударом // Известия вузов. Химия и хим. технология. 1994. Т. 37. Вып. 1. С. 113-115.

4. Сыса А. Б. О выборе рациональных направлений развития из-мельчительного оборудования // Известия Вузов. Цветная металлургия. 1994. № 3. С. 36-43.

5. Доброборский Г. А., Лянсберг Л. М., Рабин А. Н. Определение основных режимов движения загрузки в барабанах многобарабанной пла-нетарно-центробежной мельницы с вертикальными осями // Известия вузов. Горный журнал. 1993. № 1. С. 85-89.

6. Марюта А. Н., Ступак И. И. Внутренняя механика барабанных рудоразмольных мельниц // Известия вузов. Горный журнал. 1995. № 2. С. 125-130.

7. Дмитрак Ю.В. Теория движения мелющей загрузки и повышение эффективности оборудования для тонкого измельчения горных пород // автореферат дис. доктора технических наук / Московский гос. горный ун-т. Москва, 2000.

8. Экологические аспекты хранения хвостов обогащения руд в горном регионе / В.И. Голик, Ю.В. Дмитрак, В.И. Комащенко, Ю.И. Разоренов // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 6. С. 35-39.

9. Минимизация влияния горного производства на окружающую среду / В.И. Голик, Ю.В. Дмитрак, О.З. Габараев, Х.Х. Кожиев // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 6. С. 26-29.

10. Дребенштедт К., Голик В.И., Дмитрак Ю.В. Перспективы диверсификации технологии добычи металлов в РСО-Алания // Устойчивое развитие горных территорий. 2018. Т. 10. № 1 (35). С. 125-131.

11. Исследование сухих строительных смесей на основе отходов производства для подземного строительства / В.Х. Дзапаров, Г.З. Харебов, В.П. Стась, П.П. Стась // Сухие строительные смеси. 2020. № 1. С. 35-38.

12. Тенденции развития минерально-сырьевой базы цветной металлургии России / В.И. Голик, Ю.И. Разоренов, Ю.В. Дмитрак, О.З. Габараев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. № 2. С. 117-128.

13. Бурмистров К.В., Овсянников М.П. Обоснование параметров этапа открытых горных работ в переходные периоды разработки крутопадающих месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 6. С. 20-28.

14. The concept of creating perspective technological paradigm of formation (development) of the underground space on the basis of the leading development of new approaches in construction geotechnology and geotechnics.

Premises and basic provisions (part. 1) / V. V. Aksenov, A A Khoreshok, V U Beglyakov, A B Efremenkov // ISPCIET 2019. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 656 (2019) 012004. IOP Publishing.

15. Каплунов Д.Р., Мельник В.В., Рыльникова М.В. Комплексное освоение недр. Тула: Тульский государственный университет, 2016. 333 с.

16. Новый подход для оценки эффективности работы горно-обогатительных комбинатов / И.Т. Мельников [и др.] // Горная промышленность. 2012. № 5 (105). С. 60-66.

17. Комплексный анализ применения эффективных технологий для повышения устойчивого развития природно-технической системы / Р.В. Клюев, И.И. Босиков, А. В. Майер, О.А. Гаврина // Устойчивое развитие горных территорий, 2020. №2. С. 283-290.

18. Ben-Awuah E., Richter O., Elkington T., Pourrahimian Y. Strategic mining options optimization: Open pit mining, underground mining or both. International Journal of Mining Science and Technology, 2016, Vol. 26, no 6, pp. 1065-1071.

19. Domingues Maria S.Q., Baptista Adelina L.F., Diogo Miguel Tato. Engineering complex systems applied to risk management in the mining industry // International Journal of Mining Science and Technology. 2017, Volume 27. P. 611-616.

20. Maedeh Tayebi-Khorami, Mansour Edraki, Glen Corder, Artem Go-lev. Re-Thinking Mining Waste Through an Integrative Approach Led by Circular Economy Aspirations // Minerals. 2019. Volume 9. P. 1-13.

Дмитрак Юрий Витальевич, д-р техн. наук, проф., ректор, v.i.golik@mail.ru, Россия, РСО-Алания, Владикавказ, Северо-Кавказский государственный технологический университет (ГТУ)

COMBINA TION OF FINE MILLS ROCK CRUSHING Yu. V. Dmitrak

The results of the study of the effectiveness of combining mills for grinding mining are given. The experience of the practice of combining mills in the USA and the Republic of Kazakhstan is generalized. Information about the method of direct measurement of dynamic parameters of grinding bodies is given. It was concluded that it is necessary to use one or another type of mill in certain ranges of the size of the crushed material. An algorithm for determining the parameters of the mill operation is proposed.

Key words: mill, grinding, rock, power-to-weight ratio, dynamic parameters, grinding bodies, algorithm, equipment.

Dmitrak Yuri Vitalievich, doctor of technical sciences, prof., rector, v.i.golik@mail ru, Russia, North Caucasian Alania, Vladikavkaz, North Caucasian State Technological University

Reference

1. Petrov V. A., Andreev E. E., Bilenko L. F. Crushing, grinding and screening of mineral resources. Moscow: Nedra, 1990. 301 p.

2. Franchuk V. P. Fundamentals of dynamic calculation of crushing and grinding and classifying vibration machines / / Izvestiya Dnipropetrovsk mining Institute. M.: Nedra, 1990. pp. 156-163.

3. Guyumjyan P. P., Yasinsky F. N. Destruction of single particles by impact // Izvestiya vuzov. Chemistry and chemical technology. 1994. Vol. 37. Issue 1. pp. 113-115.

4. Sysa A. B. On the choice of rational directions for the development of grinding equipment // Izvestiya Vuzov. Non-ferrous metallurgy. 1994. No. 3. pp. 36-43.

5. Dobroborsky G. A., Lyansberg L. M., Rabin A. N. Determination of the main modes of loading motion in the drums of a multi-drum rotary-centrifugal mill with vertical axes. Mountain magazine. 1993. No. 1. pp. 85-89.

6. Maryuta A. N., Stupak I. I. Internal mechanics of drum ore-grinding mills // Izvestiya vuzov. Mountain magazine. 1995. No. 2. pp. 125-130.

7. Dmitrak Yu. V. Teoriya dvizheniya melyushchey zapadki i povyshenie effek-tivnosti oborudovaniya dlya fine grinding of rocks / / Avtoreferat dis. doktor tehnicheskikh nauk / Moscow State Mining University. Moscow, 2000.

8. Ecological aspects of storage of ore dressing tailings in the mountain region / V. I. Golik, Yu. V. Dmitrak, V. I. Komashchenko, Yu. I. Razorenov // Ecology and Industry of Russia. 2018. Vol. 22. no. 6. pp. 35-39.

9. Minimization of the impact of mining production on the environment / V. I. Golik, Yu. V. Dmitrak, O. Z. Gabaraev, Kh. Kh. Kojiev // Ecology and Industry of Russia. 2018. Vol. 22. no. 6. pp. 26-29.

10. Drebenstedt K., Golik V. I., Dmitrak Yu. V. Perspektivy di-versifikatsii tekhnologii dobycha metallov v RSO-Alania [Prospects for the diversification of metal mining technology in the Russian Federation]. 2018. Vol. 10. No. 1 (35). pp. 125-131.

11. Research of dry building mixes on the basis of production waste for underground construction / V. Kh. Dzaparov, G. Z. Kharebov, V. P. Stas, P. P. Stas / / Dry building mixes. 2020. No. 1. pp. 35-38. 12. Trends in the development of the mineral resource base of non-ferrous metallurgy in Russia / V. I. Golik, Yu. I. Razorenov, Yu. V. Dmitrak, O. Z. Gabaraev // Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Earth Sciences. 2019. No. 2. pp. 117128.

13. Burmistrov K. V., Ovsyannikov M. P. Substantiation of the parameters of the stage of open mining operations in the transition periods of the development of steep-falling deposits. 2018. No. 6. pp. 20-28.

14. The concept of creating perspective technological paradigm of for-mation (development) of the underground space on the basis of the leading de-velopment of new approaches in construction geotechnology and geotechnics. Premises and basic provisions (part. 1) / V. V. Aksenov, A A Khoreshok, V U Beglyakov, A B Efremenkov // ISPCIET 2019. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 656 (2019) 012004. IOP Publishing.

15. Kaplunov D. R., Melnik V. V., Rylnikova M. V. Complex development of mineral resources. Tula: Tula State University, 2016. 333 p.

16. A new approach for evaluating the efficiency of mining and processing plants / I. T. Melnikov [et al.] // Mining industry. 2012. No. 5 (105). pp. 60-66.

17. Complex analysis of the use of effective technologies to improve the sustainable development of the natural and technical system / R. V. Klyuev, I. I. Bosikov, A.V. Mayer, O. A. Gavrina // Sustainable development of mountain territories, 2020. No. 2. pp. 283-290.

18. Ben-Awuah E., Richter O., Elkington T., Pourrahimian Y. Strategic mining options optimization: Open pit mining, underground mining or both. International Journal of Mining Science and Technology, 2016, Vol. 26, no 6, pp. 1065-1071.

19. Domingues Maria S.Q., Baptista Adelina L.F., Diogo Miguel Tato. Engineering complex systems applied to risk management in the mining indus-try // International Journal of Mining Science and Technology. 2017, Volume 27. P. 611-616.

20. Maedeh Tayebi-Khorami, Mansour Edraki, Glen Corder, Artem Golev. ReThinking Mining Waste Through an Integrative Approach Led by Circular Economy Aspirations // Minerals. 2019. Volume 9. P. 1-13.

УДК 622.276.53

СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ПНЕВМОКОМПЕНСАТОРА КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ

Е.Б. Думлер, Р.И. Вахитова, Н.В. Абдулкина

Обсуждаются причины появления колебаний давления перекачиваемой среды на выкиде погружного электроцентробежного насоса для добычи нефти. Для уравновешивания перепадов давления предложен пневмопружинный компенсатор с квазинулевой жесткостью. Для исследования пневмопружинного компенсатора и результатов его работы разработан экспериментальный стенд. Получены теоретические зависимости координаты поршня от времени и размахи колебаний поршня модели пневмопружинного компенсатора. Величины замеров размаха колебаний поршня модели пневмокомпенсатора с достаточной точностью совпали с результатами теоретических исследований зависимостей модели пневмокомпенсатора колебаний давления, что позволяет считать полученные теоретические результаты доказанными.

Ключевые слова: колебания давления, вибрация, пневмокомпенсатор, квазинулевая жесткость, ЭЦН, коэффициент жесткости, пневмопружина.

Введение

Неоднородность пластовой среды является причиной, приводящей к преждевременному выходу из строя насосного оборудования для добычи нефти, в частности установок погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН). Механические примеси, и свободный попутный газ газожидкостной перекачиваемой жидкости создают перепады давления на выкиде установки, это значительно повышает уровень вибрации насосного оборудования [1-4]. Перепады давления на выкиде УЭЦН и наличие вибрации погружного оборудования фиксируются на различных частотных режимах [5, 6]. На практике достаточно сложно осуществить процесс гашения колебаний давления, способствующих возникновению и значительному увеличению вибрационных нагрузок. Известно, что низкочастотные колебания обычно распространяются на большие расстояния без затухания. УЭЦН -сложная механическая система, имеющая собственные низкие частоты в

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.