CC BY
0
6. Kachurin N.M., Belaya L.A., Korchagina T.V. Geoecological monitoring and environmental impact assessment of the mining region // Izv. vuzov. Mining magazine. 2010. N 6. pp. 32-37.
7. Kachurin N.M., Komissarov M.S., Koroleva O.S. Dispersion of dust and gas pollution from mining enterprises in the surface layer of the atmosphere // Izvestiya Tula State University. Earth Sciences. 2011. Issue 1. pp. 68-79.
8. Technological regulations for the technological process of production of Portland cement TR(P) 96296658.1.1-2020. A branch of Heidelberg Cement Rus LLC in Novogurov-sky settlement of the Tula region.
9. Golik V.I., Burdzieva O.G. Implementation of the principles of labor safety in underground mining of complex-structured ore deposits // Labor safety in industry. 2023. No. 8. pp. 77-82.
10. Environmental risks of human activity in industrial cities / N.P. Pazdnikova, M.V. Konstantinova, V.I. Golik, V.I. Sarychev // Izvestiya Tula State University. Earth Sciences. 2023. No. 3. pp. 22-33.
УДК 622.51
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ
Н.П. Овчинников
Оценена эффективность классической методики расчета количества насосных агрегатов водоотливной установки. Установлено, что количество насосных агрегатов, находящихся в ремонтах, зависит от продолжительности капитального ремонта насоса и его средней наработки на отказ. Предложена формула расчета средней производительности насоса между капитальными ремонтами.
Ключевые слова: рудник, водоотлив, насосное оборудование, безопасность, методика, эффективность, рабочий парк.
Введение. Водоотливный комплекс подземного горнорудного предприятия обеспечивает безопасные условия подземной разработки месторождения полезного ископаемого [1, 2]. Важным критерием надежного функционирования рудничной водоотливной установки является ее обеспечение необходимым количеством насосных агрегатов.
В соответствии с правилами безопасности [3] для расчета списочного парка насосных агрегатов первым делом необходимо установить расчетную часовую производительность насоса Qн (или насосов):
бы = ' днорм , С1)
где днорм - нормальный часовой водоприток в подземный рудник, м3/ч.
Заложенный при расчете рудничной водоотливной установки водоприток днорм может быть ниже его фактического значения [4]. Исходя из
этого, при установлении производительности Qн водоприток днорм целесообразнее заменять максимальным [5]:
^ =1,2 ■ 4шах- (2)
Зная Qн, далее, исходя из паспортной производительности выбранной модели насоса рассчитывается количество работающих насосных агрегатов Ыраб. Затем согласно справочным данным из нормативного документа [3] устанавливается необходимый списочный парк насосных агрегатов Ы, а также их количество в резерве Ырез и ремонтах Ырем соответственно (табл. 1).
Таблица 1
Информация о количестве насосных агрегатов водоотливной __установки_
Списочный парк насосных агрегатов N Количество насосных агрегатов, в том числе:
В работе Ыраб В резерве Ырез В ремонте Ырем
3 1 1 1
4 2 1 1
5 3 1 1
7 4 2 1
8 5 2 1
9 6 2 1
Рудничная водоотливная установка должна быть оборудована не менее, чем двумя нагнетательными трубопроводами (один рабочий, другой - резервный). С экономической точки зрения целесообразна параллельная работа не более трех насосов на один трубопроводный став [6], при этом их суммарная производительность Qсумм может быть рассчитана следующим образом:
п ■ Q ср
^умм = к '
где п - число насосов, одновременно работающих на трубопроводный став; Qсp - средняя производительность насоса, м3/ч; к - коэффициент, учитывающий средние потери производительности насосов при их параллельной работе.
При работе двух насосов на став, к =1,11, при трех насосах, к = 1,23 (согласно результатам многочисленных наблюдений).
Исходя из экономических соображений, при Яраб = 4 и более, количество трубопроводных ставов должно равняться трем.
Цель работы - оценка эффективности классической методики расчета N, в том числе с учетом внесенной в нее поправки в плане заданного режима водопритока. Предпосылкой в проведении данного исследования является расхождение между фактическими и проектными показателями Npe3 и NpeM в отношении ряда водоотливных установок кимберлитовых рудников.
Основная часть. В качестве объекта исследования принята главная водоотливная установка рудника «Удачный», оборудованная секционными насосами.
Применив формулу 2, установим производительность Qн при водо-притоках ^норм = 350 м3/ч и qwx = 580 м3/ч соответственно:
Qн = 1,2 • 350 = 420 м3/ч,
QK = 1,2 • 580 = 696 м3/ч.
Так как паспортная производительность Qn^n применяемых насосов в системе исследованной водоотливной установки составляет 350 м3/ч, то для обоих режимов водопритока расчетное значение ^аб = 2. В соответствии с данными табл. 1, N = 4; ^ез = 1; ^ем = 1 (табл. 2). Как видно из приведенной ниже таблицы, в случае если фактическое значение параметра N равнялось бы 4, а не 5 единицам, то при водопритоке qmax водоотливная установка работала бы с нарушением правил безопасности в связи отсутствием необходимого резерва.
Таблица 2
Распределение насосных агрегатов водоотливной установки _в зависимости от режима водопритока в рудник_
Примечание Количество насосных аг регатов, ед.
В работе В резерве В ремонте
Распределение списочного парка согласно правил безопасности при днорм 2 1 1
и дтах соответственно, N = 4)
Фактическое распределение списочно- 1 2 2
го парка при дШрм, N = 5)
Фактическое распределение списочно- 2 1 2
го парка при дтах, ^ = 5)
Предполагаемое распределение спи- 1 1 2
сочного парка при днорм в случае N = 4
Предполагаемое распределение спи- 2 0 2
сочного парка при дтах в случае N = 4
Причиной отсутствия резерва при N = 4 в случае наступления водопритока дтах является расхождение между расчетным и фактическим зна-
чениями параметра Ярем. Увеличение Ярем до 2 единиц объясняется превышением среднего времени нахождения насосного оборудования в капитальных ремонтах над его средней наработкой на отказ:
336 ч > 295 ч.
Исходя из опыта эксплуатации насосного оборудования на кимбер-литовых рудниках, частые отказы секционных насосов вызваны преждевременной потерей работоспособности узла гидравлической пяты, чье техническое состояние зависит от трех факторов: развиваемого напора, времени работы в переходных режимах и концентрации твердых частиц в шахтных водах [7, 8]. Как видно из табл. 3, при выходе рудника «Удачный» на проектную мощность распределение списочного парка N изменилось в худшую сторону. предприятия негативно влияет на себестоимость введения горных работ [1 - 3].
Таблица 3
Распределение насосных агрегатов водоотливной установки в зависимости от режима водопритока в рудник при его выходе _на проектную мощность_
Примечание Количество насосных агрегатов, ед.
В работе В резерве В ремонте
Фактическое распределение спи- 2 1 2
сочного парка при днорм, (Я = 5)
Фактическое распределение спи- 3 0 2
сочного парка при дтх, (Я = 5)
(2сумм = =661 м /ч;
В случае водопритока дтах исследованная водоотливная установка работает без резерва, при чем при 665...700 м3/ч (зафиксированные пиковые значения) откачка шахтной воды может осуществляться только при одновременном задействовании обоих трубопроводных ставов, так как:
- производительность Qсyмм при работе насосов на 1 став
3 • 271 3
1,23
- производительность Qсумм при работе 2 насосов на 1 став и 1 насоса на 1 став
2 • 271 ^ 1,11
В приближенном виде средняя производительность Qсp (в нашем
случае Qсp = 271 м3/ч) может быть найдена как
Q + Q
Qсp = пасп2 кр , (4)
Qсумм + 271 = 759 м 3/ч.
где Qкр - производительность насоса на момент его вывода в капитальный ремонт, м3/ч.
Исследованиями установлено, что расчеты по вышепредложенной формуле хорошо согласуются с фактическими данными (рис. 1).
320
310
Л
1 300
1 Г 290
1 г
= с. 280
В X о О)
я 270
г
= 260
250
240
180
200
220
240
260
280
Производительность
Рис. 1. Зависимости между параметрами Qср и Окр: 1 - расчетные данные; 2 - фактические данные
Отмечаем, что производительность Qкр зависит от содержания твердого в откачиваемых водах [9 - 12], на чью величину влияет производственная мощность подземного горнорудного предприятия [13].
Главная водоотливная установка, как неотъемлемая составляющая по обеспечению безопасной эксплуатации подземного горнорудного предприятия, обязана надежно функционировать в любых производственных ситуациях. Однако при проектировании водоотливной установки закладываются только водопритоки qнорм и qmax, а аварийный водоприток давар не учитывается. Хотя случаи возникновения таких чрезвычайных ситуаций довольно редки, но встречаются и ведут к серьезным последствиям. Рудник «Удачный» - не исключение. Аварийный водоприток был вызван выводом из работы комплекса карьерного водоотлива из-за отключения электроэнергии, в связи с чем весь объем поверхностных вод в размере 470 м3/ч поступал в течение нескольких часов в рудник:
^авар = ^норм + ^кар , (5)
где дкар- водоприток из карьера в рудник, м3/ч.
В случае наступления аварийного водопритока д^р = 820 м3/ч после выхода рудника «Удачный» на проектную мощность откачка воды при N = 5 является фактически невозможной, так как максимальная производительность Qсумм = 759 м3/ч:
820 м3/ч > 759 м3/ч .
Для обеспечения надежного функционирования главной водоотливной установки рудника «Удачный» списочный парк N должен составлять не менее 6 единиц. Их распределение в зависимости от режима водо-притока приведено в табл. 4. Кроме этого, данная водоотливная установка должна быть оснащена не двумя, а тремя трубопроводными ставами.
Таблица 4
Предлагаемый списочный парк насосного оборудования водоотливной установки и его распределение в зависимости от режима водопритока _в рудник_
Примечание Количество насосных агрегатов, ед.
В работе В резерве В ремонте
Предлагаемое распределение спи- 2 2 2
сочного парка при днорм, ^ = 6)
Предлагаемое распределение спи- 3 1 2
сочного парка при дтах, ^ = 6)
Предлагаемое распределение спи- 4 0 2
сочного парка при давар, ^ = 6)
Полученные результаты выполненных исследований будут полезны специалистам, отвечающих за проектирование водоотливных установок подземных рудников и угольных шахт Российской Федерации.
Заключение
В рамках проведенных исследований получены следующие основные результаты:
1) количество насосных агрегатов, находящихся в ремонтах, зависит от продолжительности выполнения капитального ремонта насоса и его средней наработки на отказ;
2) предложена формула расчета средней производительности насоса между капитальными ремонтами;
3) для обеспечения надежного функционирования главной водоотливной установки рудника «Удачный» списочный парк насосных агрегатов должен составлять не менее 6 единиц.
Список литературы
1. Александров В.И., Авксентьев С. Ю., Махараткин П. Н. Энергоэффективность систем шахтного водоотлива // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 2. С. 253-268.
2. Тимухин С.А., Угольников А.В., Долганов А.В. Проблемы проектирования и эксплуатации комплексов шахтного водоотлива // Известия Уральского государственного горного университета. 2014. № 3 (35). С. 68-73.
3. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом. М.: НПО ОБТ, 1996. Кн.1. 260 с.; Кн. 2. 224 с.
4. Щербаков Ю.С., Ерофеева Н.В. Методика проверочного расчета водоотливной установки горных предприятий // Горное оборудование и электромеханика. 2023. № 1(165). С. 50-57.
5. Горелкин И.М. Разработка и обоснование способов повышения энергоэффективности насосного оборудования комплексов шахтного водоотлива: дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2014. 197 с.
6. Разумный Ю.Т., Рухлова Н.Ю., Рухлов А.В. Энергоэффективность работы главного водоотлива угольной шахты: монография. Днепропетровск: Национальный горный университет. 2016. 109 с.
7. Овчинников Н.П., Зырянов И.В. Оценка долговечности секционных насосов подземных кимберлитовых рудников АК «АЛРОСА» // Горный журнал. 2017. № 10. C. 41 - 44.
8. Овчинников Н.П. Оценка степени влияния твердой фазы шахтных вод на долговечность узла гидравлической пяты секционного насоса главной водоотливной установки рудника «Удачный» // Устойчивое развитие горных территорий. 2022. Т.14. № 3. С. 494-500.
9. Rick Kesler. Considerations is selecting a positive displacement slurry pump // Mining World. 2016. Vol. 13 (4). P. 34-37.
10. Thomas Kranzler, Ramos Arola. Improwing pump materials for harh environments // Sulzer Technical Review. 2013. Vol. 2. P. 10-12.
11. Erosion wear in impeller of double-suction centrifugal pump due to sediment flow / Z. Shen [and other] // Journal of Applied Fluid Mechanics. 2020. Vol. 13(4). P. 1131-1142.
12. Case study: Effects of sediment concentration on the wear of fluvial water pump impellers on Brazil's Acre River / R. Serrano, L. Santos, E. Viana, C.B. Martinez // Wear. 2018. Vol. 408. P. 131-137.
13. Овчинников Н.П., Зырянов И.В. Пути устойчивого функционирования водоотливного хозяйства рудника «Удачный» // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2022. Вып. 3. С. 161-170.
Овчинников Николай Петрович, канд. техн. наук, доц., директор, ovchinnlarl986 a,mail.rH, Россия, Якутск, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова
EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF THE CLASSICAL METHOD OF CALCULATING THE NUMBER OF PUMPING UNITS OF A DRAINAGE SYSTEM
N.P. Ovchinnikov
The efficiency of the classical method of calculating the number of pumping units of a drainage system is evaluated. It is established that the number of pumping units under repair depends on the duration of the overhaul of the pump and its average operating time for failure. A formula for calculating the average pump water flow between major repairs is proposed.
Key words: mine, drainage, pumping equipment, safety, methodology, efficiency, working park.
Ovchinnikov Nikolay Petrovich, candidate of technical sciences, associate professor, director, ovchinnlar I986 a mail.ru, Russia, Yakutsk, North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov
Reference
1. Alexandrov V.I., Avksentiev S. Yu., Makharatkin P. N. Energy efficiency of mine drainage systems // Mining information and analytical bulletin. 2017. No. 2. pp. 253-268.
2. Timukhin S.A., Ugolnikov A.V., Dolganov A.V. Problems of design and operation of mine drainage complexes // From the bulletin of the Ural State Mining University. 2014. № 3 (35). Pp. 68-73.
3. Uniform safety rules for the development of ore, non-metallic and placer deposits by underground method. Moscow: NPO OBT, 1996. Book 1. 260 p.; Book 2. 224 p.
4. Shcherbakov Yu.S., Yerofeeva N.V. The methodology of the verification calculation of the drainage system of mining enterprises // Mining equipment and electromechanics. 2023. No. 1(165). pp. 50-57.
5. Gorelkin I.M. Development and justification of ways to improve the energy efficiency of pumping equipment of mine drainage complexes: dis. ... candidate of Technical Sciences. St. Petersburg. 2014. 197 p.
6. Razumny Yu.T., Rukhlova N.Yu., Rukhlov A.V. Energy efficiency of the main drainage of a coal mine: monograph. Dne-propetrovsk: National Mining University. 2016. 109 p.
7. Ovchinnikov N.P., Zyryanov I.V. Evaluation of the durability of sectional pumps of underground kimberlite mines of AK "ALROSA" // Mining Journal. 2017. No. 10. C. 4144.
8. Ovchinnikov N.P. Assessment of the degree of influence of the solid phase of mine waters on the durability of the hydraulic heel assembly of the sectional pump of the main drainage installation of the Udachny mine // Sustainable development of mountain territories. 2022. Vol.14. No. 3. pp. 494-500.
9. Rick Kesler. Considerations is selecting a positive displacement slurry pump // Mining World. 2016. Vol. 13 (4). P. 34-37.
10. Thomas Kranzler, Ramos Arola. Improwing pump materials for harh environments // Sulzer Technical Review. 2013. Vol. 2. P. 10-12.
11. Erosion wear in impeller of double-suction centrifugal pump due to sediment flow / Z. Shen [and other] // Journal of Applied Fluid Mechan-ics. 2020. Vol. 13(4). P. 11311142.
12. Case study: Effects of sediment concentration on the wear of flu-vial water pump impellers on Brazil's Acre River / R. Serrano, L. Santos, E. Viana, C.B. Martinez // Wear. 2018. Vol. 408. P. 131-137.
13. Ovchinnikov N.P., Zyryanov I.V. Ways of sustainable functioning of the drainage system of the Udachny mine // Izvestiya Tula State University. Earth Sciences. 2022. Issue 3. pp. 161-170.
УДК: 001.18:910:614.18
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ДИСКУРСЕ ГОРОДА: СИНХРОНИЗАЦИЯ И ДЕСИНХРОНИЗАЦИЯ ОБУЧАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
И.А. Савченко, Ю.В. Козлова, М.И. Золотарев, М.П. Ганин
Современные агломерационные процессы, скорость которых неуклонно нарастает не только в Российской Федерации, но и во всем мире, предполагает неуклонное увеличение числа городского населения, усложнение технологических процессов и инфраструктурных особенностей современных городов. Тем важнее для реализации модели создания города как среды, комфортной для ее постоянных жителей и граждан, находящихся в городе на временной основе полнообъемное обеспечение безопасности жизнедеятельности отдельного индивида и социальных групп. Огромная роль в создании безопасной для жизнедеятельности городской среды современного города принадлежит его научно образовательной среде и протекающим в ней процессам синхронизации и десинхронизации
Ключевые слова. безопасность жизнедеятельности, дискурс города, научно-образовательная среда, интерактивные технологии обучения, синхронизация, десин-хронизация, образовательный процесс, пространственно-темпоральная объективация.
Введение. Для Российской Федерации, как и для значительной части стран с развитой экономической системой, насущной проблемой остается тенденция к постепенному ускорению урбанистических процессов. Практически повсеместная интенсификация сферы сельского хозяйства, внедрения в нее инновационных технологий закономерно приводят к тому, что того количества населения «работающего на земле», которое отмечалось во времена СССР и «развитого социализма» с его коллективными и совместными хозяйствами, современным агротехническим холдингам, крестьянским и фермерским хозяйствам, производствам просто не требуется. Стремительный толчок к превращению России из страны, в значительных объемах закупавшей продовольствие и получавшей гуманитарную помощь в виде пищевых продуктов долговременного хранения, в одного из крупнейших сельхозпроизводителей дала успешная реализация «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия» [1]. Перед сельским населением, не нашедшим себя в условиях новых методов и технологий сельхозпроизводства и переработки, встала насущная проблема
