Режим работы грунтового насоса

Режим работы грунтового насоса

Сравнительно небольшой прирост сопротивления напорной линии (увеличение дальности подачи пульпы, геодезической высоты карт намыва) может привести к резкому снижению объемной подачи грунтонасоса.
Изменение консистенции пульпы (содержания твердых частиц грунта в гидросмеси) также влияет на величину сопротивления напорной линии грунтонасоса: при увеличении консистенции пульпы сопротивление увеличивается и, наоборот, при уменьшении уменьшается. При этом необходимо помнить, что развиваемый напор центробежным насосом пропорционален квадрату частоты вращения рабочего колеса и плотности перекачиваемой жидкости.

Поэтому при подаче чистой воды во всасывающий трубопровод и корпус грунтонасоса насос будет развивать напор меньше, чем при перекачивании пульпы, примерно во столько раз, во сколько уменьшится плотность перекачиваемой пульпы.

Режим работы грунтонасоса определяется режимом всасывающей и напорной линий. Рассмотрим режим работы всасывающей линии грунтонасоса ЗГМ-350, установленного на земснаряде 150-45. Ось всасывающего патрубка находится над уровнем воды в водоеме на 1,2 м, глубина разработки грунта от уровня воды равна 8 м.

Расстояние по вертикали от оси грунтонасоса до горизонта воды во всасывающем трубопроводе называется геометрической высотой всасывания. В нашем случае геометри¬ческая высота всасывания при работе грунтонасоса на воде будет равна 1,2 м (уровень I).

При всасывании пульпы с консистенцией 1 5 (20% по объему в пульпе содержится супеси) ее плотность составит 1,15 т/м3. Давление столба воды высотой 8 м уравновешивается давлением столба пульпы в трубе высотой 8 1,15 6,95 м (уровень II). При этом геометрическая высота всасывания увеличится на
1,5 м и составит 1,2+1,05 2,25 м.

В случае увеличения насыщения пульпы грунтом (супесью) до 33% (плотность 1,26 т/м3) давление столба воды высотой 8 м уравновесит столб пульпы во всасывающей трубе высотой 8 1,26 6,35 м, а геометрическая высота всасывания составит 1,2+1,65 2,85 м (уровень III).

Таким образом, с повышением консистенции пульпы и увеличением глубины разработки как бы увеличивается геометрическая высота всасывания, т. е. увеличивается расстояние от оси грунтонасоса до уровня перекачиваемой жидкости. Для обеспечения движения пульпы по всасывающей трубе грунтонасос должен создавать разрежение, достаточное для подъема пульпы до оси рабочего колеса, для преодоления гидравлических потерь на входе во всасывающую трубу, потерь на трение пульпы о стенки трубы и на создание необходимого напора па входе во всасывающий патрубок грунтонасоса.

Если для подъема воды требуется разрежение 1,2 м, то для подъема пульпы плотностью в 1,15 т/м3 в приведенном выше примере потребуется 2,25 X 1,15 2,6 м, а для пульпы с консистенцией 1 3 (плотность 1,26 т/м3) 2,85X1,26^3,6 м. Для создания во всасывающей линии грунтонасоса ЗГМ-350 скорости движения пульпы при подаче насоса 1600— 1800 м3/ч требуется скоростной напор около 2 м. На преодоление гидравлических потерь потребуется дополнительно еще около 1 м. Следовательно, общее суммарное разрежение, необходимое для обеспечения нормальной работы грунтонасоса, составит 3,6+2+ 1=6,6 м, что на 1,1 м превышает паспортную допускаемую вакуумметрическую высоту всасывания этого грунтонасоса. При этом режиме работы всасывающей линии неизбежно возникновение явления кавитации.

Для обеспечения нормальной работы грунтонасоса необходимо в данных условиях снизить консистенцию пульпы до величины плотности ее, равной 1,15 т/м3. Аналогичный режим работы грунтонасоса может быть при перекачивании пульпы на близкие расстояния, когда суммарные потери в напорной линии и геодезический подъем небольшие. В этом случае грунтонасос развивает максимальную подачу, что вызовет большие гидравлические сопротивления во всасывающем трубопроводе и потребуется значительный скоростной напор. В этом случае сумма скоростного напора и гидравлических сопротивлений всасывающей линии значительно превысит допускаемую вакуумметрическую высоту всасывания грунтонасоса, что также вызовет возникновение кавитации.

При большой дальности транспортирования пульпы или при значительной разнице между уровнем, воды в водоеме и отметкой места укладки грунта сумма гидравлических потерь напорного трубопровода и приведенной геодезической высоты может превышать развиваемый напор грунтонасосом при оптимальном режиме. В этом случае рабочая точка на графической характеристике Q—Н сдвинется влево, т. е. подача грунтонасоса резко уменьшится и воз-никнет опасность забивки напорного пульпопровода грунтом. Для ввода грунтонасоса в режим оптимальной работы существует несколько способов: увеличение диаметра рабочего колеса, изменение его частоты вращения и последовательное включение второго грунтонасоса в напорную линию.

Диаметр рабочего колеса грунтонасоса увеличивают наваркой пластин на его лопатки. Прежде чем наварить пластины, рассчитывают по вышеприведенным формулам зависимость подачи, напора и мощности насоса от диаметра рабочего колеса.

Увеличивать или уменьшать диаметр рабочего колеса допускается не более чем па 10% от поминального диаметра. Ввести грунтовый насос в оптимальный режим работы изменением частоты вращения рабочего колеса при наличии дизельного привода не представляет трудности и обеспечивается изменением подачи топлива. При наличии электрического привода (на переменном токе) заменяют двигатель. Например, груптонасос ЗГМ-350 может работать с электродвигателем 500 кВт, 590 об/мин, а при необходимости транспортировать пульпу на расстояние более 2000 м устанавливают электродвигатель 630 кВт, 740 об/мин. В тех случаях, когда гидротранспорт осуществляется на короткие расстояния, устанавливают привод меньшей мощности с меньшей частотой вращения.

Иногда указанные выше способы не обеспечивают ввода грунтонасоса в оптимальный режим работы, в этом случае последовательно включают в напорный пульпопровод два, три и более грунтонасосов. Место установки грунтонасосов второй, третьей ступени определяют расчетом, обычно их ставят в местах, где остаточный напор предыдущего грунтонасоса равен 8—10 м, в этом случае устанавливаемые грунтонасосы работают в условиях постоянного подпора, что обеспечивает устойчивость их работы. Подача последующих ступеней грунтонасосов должна быть не более подачи головного грунтонасоса, допускается установка грунтонасосов и с меньшей подачей (до 0,85—0,9 от подачи головного насоса).