Технические науки/10 горное дело

К.т.н Малыбаев Н.С., магистр Нокина Ж.Н., магистр Окимбаева А.Е.

Карагандинский государственный технический университет

Расчет гидравлической схемы механизированной крепи

С целью выбора конкретных элементов гидравлической схемы и трубопроводов рассмотрим предварительно намеченную схему поподробнее.

Во первых по наибольшим суммарному расходу и мощности, а это у гидростоек составляет Q_сум= 3х114 = 342 л/мин, а мощность суммарная N_сум=181,8 кВт по циклограмме нагружения выбираем с учетом требований стабилизации, фильтрации потоков, охлаждения по справочнику [1] серийно выпускаемую насосную станцию СНТ-32 в количестве 3 штук для обеспечения потребного расхода и мощности.

НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ СНТ32

Предназначена для нагнетания рабочей жидкости в гидросистему очистных агрегатов и механизированных крепей в шахтах любой категории по газу и пыли. Места установки станций — откаточные, вентиляционные штреки и просеки с углом наклона не более 10°. Станция может устанавливаться непосредствснно на почву или на колесную платформу.

Станция универсальна, может применяться с любыми механизированными комплексами, обсспечена контролирующими устройствами и блокировками для защиты от работы в ненормальных условиях.

Станция состоит из следующих основных узлов (рис. 1): установки насосной 1, высоконапорного рукава 2, рукава 3, установки подпиточной 4 и бака 5 для рабочей жидкости. Выпускается на напряжение 660,1000 и 1140 В.

Рисунок 1- Станция насосная СНТ32

В насосной станции СНТ32 применен высоконапорный насос, плунжеры которого механически не связаны с приводным механизмом. В сочетании с управляющим работой станции клапаном дискретного действия, установленным на входе в силовой насос, обсспечивается разгрузка насоса путем перекрытия линии подпитки. При разгрузке (которая составляст 60-70 % общего времени работы станции) происходит полная остановка плунжеров и клапанов гидроблока насоса, уменьшается их износ, повышается срок службы.

Взаимодействие с рабочей жидкостью низкого давления повышает надежность клапана, управляющего работой станции. Переналадка станции на различные режимы работы осуществляется за короткое время.

Станция СНТ32 серийно изготовляется машиностроительным заводом им. Г.И.Петровского.

Насосная станция типа СНТ-32 [1], состоящая из двух насосных установок — высокого и низкого давления (рис. 2). Установки расположены на платформах (каждая — на своей) и соединены между собой шлангами.

Установка высокого давления состоит из насоса и приводного двигателя.

Горизонтальный трехплунжерный эксцентриковый насос 1 с номинальной подачей 100 л/мин, давлением 32 МПа, мощностью 55 кВт и КПД 0,9 имеет свободные плунжеры, не связанные жестко с приводным эксцентриковым ме-ханизмом.

При наличии подпора на входе в насос не менее 0,3 МПа плунжеры прижимаются указанным давлением к толкателям шатунов и составляют с ними как бы единое целое. Насос в этом случае обеспечивает нормальную подачу жидкости. При недостаточиом давлении подпора плунжеры теряют контакт с толкателями, и подача насоса прекращается — насос работает вхолостую, почти не потребляя энергии. Установка низкого давления (подпиточная) предназначена для автоматического управлення работой насоса высокого давления. Основными ее элементами являются: центробежный насос 17, клапаны автоматического управления плунжерами 27 и 28, разгрузочный клапан 3, гидробак 20, гидроаккумуляторы 6, фильтры 19, наиравляющая, регулирующая и измерительная аппаратура.

Рисунок 2 - Гидравлическая схема насосной станции СНТ-32

Центробежный насос 17 (200 л/мин; 0,45 МПа; 2480 мин^-1; 4,5 кВт) предназначсн для создания необходимого подпора при работе насоса высокого давления. В отличие от объемных центробежный насос имсст нежесткую напорную характеристику, поэтому может нормально работать не только при номинальной подаче, но и при подаче блнзкой к нулевой, что очень важно в данной системе при иереводе насоса высокого давления на холостой ход.

Клапан автоматического управления плунжерами насоса 1, по существу, состоит из двух клапанов — основного 27 и вспомогательного (управляющего) 28. Последний может быть выполнен в двух вариантах—с электромагнитным управлением от электроконтактного манометра 7 или с гидравлическим управлением.

При электрическом управлении оба клапана 27 и 28 до поступления сигнала к электромагниту закрыты. Включенный электромагнит, преодолевая сопротивление пружины клаиана 28, открываст его, соединяя тем самым линию управлсния клапана 27 со сливной гидролинией. Из-за перепада давления на дросселе клапана 27 сила давления жидкости на нижний торец этого клапана превышает суммарную силу давления пружины и пониженного давления жидкости после дросселя. В результате этого клапан 27 открывается, и рабочая жидкость от насоса 17 через клапан 27 и гибкий шланг 30 иодводится к насосу 1. При снятии сигнала от манометра 7 электромагнит клапана 28 обесточивается, и клапан под дсйствием пружины закрывается. После закрытия клапана 28 давление жидкости на торцах запорного элемента клапана 27 выравнивается, и он под действием пружины также закрывается.

Электроконтактный манометр 7 настраивают таким образом, чтобы элсктромагнит клапана 28 включался при давлении 26 МПа и выключался при давлении 32МПа. Частого включения и выключения клапана 28 при этом не происходит благодаря наличию в системе гидропневмоаккумуляторов 6.

При гидравлическом управлении электро-магпитный манометр 7 в схеме отсутствует, а импульс на упаравление клаианом 28 поступает непосредственно от гидромагистрали высокого давления (из той же точки, где стоял манометр 7). Если сила давления жидкости на клапан не превышает силы сжатия пружины, то клапан 28 открыт, а следователь-но, открыт и клапан 27. В итоге, насос 1 получает подпор от насоса 17. Если сила давления жидкости на клапан превысит силу сжатия пружины клапана 28, он закроется, а следователь-но, закроется и клапан 27. Насос / начнет работать вхолостую прн работающем насосе 17. Верхнее давление срабатывания клапана 28 равно 32 МПа, нижнее — на 20% меньше.

Манометры 26 и 29 показывают значения давления перед и после клапана 27. При открытом клаиане 27 они регистриру-ют практически одинаковое давление после насоса 17 и перед насосом 1, а при закрытом— манометр 26 показывает давление насоса 17, а манометр 29 — на нуле.

Дренажная гидролиния после клапана 27 предназначсна для слива жидкости из низконапорного шланга 30 при нерабо-тающем иасосе 1, а псред клапаном 27—для слива рабочей жидкости после насоса 17 в сливную гидролинию во избежание псрегрева жидкости при неработающем насосе 1 в течение длитсльного времени. Разумеется, утечки через дренаж будут и при работающем насосе 1, однако они не будут влиять на его работу, так как подача насоса 1 значительно меньше подачи насоса 17, а давление последнего мало изменяется при изменении подачи.

Разгрузочный клапан 3 предназначен для сброса рабочей жидкости из высоконапорного шланга 2 и насоса 1 после его выключения. Это, как и дренаж перед насосом 1, предотвращает стук плунжеров о толкатели во время работы насоса вхолостую. При работе насоса 1 под нагрузкой золотник клапана 3 силой давления жидкости сжимает пружину и открывает проход рабочей жидкости в гидромагистраль через обратный клапан 4. При выключении насоса 1 пружина клапана 3 возвра-щает золотник в исходное положение и, таким образом, сообщает насос 1 с дренажной гидролинией. Обратный клапан 4 нри этом исключает утечки рабочей жидкости из гидромагистрали.

Обратный клапан 9 предназначен для отсечки гидромагист-рали от насосной станции и дублирует клапан 4. Манометр 10 показывает давление в гидромагистрали. Предохранительный клапан 5 предназначен для защиты станции от высоких дав-лений. Давление настройки клапана — 36 МПа.

Электроконтактный манометр 8 предназначен для защиты станции от чрезмерно низких давлений (например, при разрывах гидромагистрали), а также от чрезмерно больших (в этом случае он дублирует предохранительный клапан 5). Давление настройки этого клапана: нижнее —2-4 МПа, верхнее — 38 МПа. В обоих случаях контактный манометр 8 отключает двигатели насосов.

Реле давления 15 предотвращает работу насосов в режимах с отклонениями от нормального. При давлении менее 0,3 МПа реле 15 отключает двигатели насосов.

Контроль состояния фильтров 19 осуществляется манометром 13 и реле давления 14. При засорении фильтров и повышении давления перед ними свыше 0,3 МПа реле 14 отключает двигатели насосов.

Крановый распределитель 12 предназначен для отключения станции от напорной гидромагистрали при выполнении ремонтно-профилактических работ на станции. Дроссель 11 служит для разгрузки напорной гидромагистрали от давления жидкости при ремонтных работах, а также для проверки зарядки гид- роаккумуляторов, нагружения станции в предпусковом опробовании, заливки жидкости в бак 20 из напорной магистрали соседней станции. Крановый распределитель 18 предназначен для отключения насоса 17 от бака 20 при ремонтных работах. С помощью этого распределителя также производят заполнение гидробака 20 рабочей жидкостыо из посторонней емкости 23 через шланг с фильтром 24. При этом необходимо соответствующим образом переключить распределитель 16.

Кран 25 служит для выпуска воздуха из насоса 17, а фильтр-сапун 22 — для выравнивания давления воздуха в гидробаке 20 с давлением окружающей среды. Вместимость бака 1600 л. В баке расположен поплавковый уровнемер 21. Для включения станции необходимо нажать кнопку «Пуск» и удерживать ее в нажатом состоянии 2—3 с. Этого времени достаточно для создания давления подпитки более 0,3 МПа и достижения давления в гидромагистрали более 2—4 МПа. При этом размыкается контакт нижнего давления манометра 5, давление в станции медленно нарастает до верхнего предела, а сама станция работает автоматически.

Литература:

1 Машины и оборудование для шахт и рудников. Справочник: Клорикьян С.Х., Старичнев В.В., Сребный М.А. и др. Издательство: М.: МГГУ. 2000.-471 c.