Перспективные разработки для гидромеханизаторов
Технические опытные разработки, выполненные в тресте «Энергогидромеханизация»
Николай Кожевников
© Николай Кожевников, 2016
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
Н.Н.Кожевников, инженер, ветеран треста «Энергогидромеханизация»
1. Введение
С 1979 по 1992 годы я работал в аппарате треста «Энергогидромеханизация» Минэнерго в должности начальника лаборатории и отдела новой техники.
За эти годы совместной работы с инженерами проектной конторы треста «Гидромехпроект», другими институтами и заводами, в том числе с заводом «Промгидромеханизация», удалось создать не мало новых полезных технологий и устройств гидромеханизации.
Ряд удачных разработок, созданных еще до моей работы в этой области, а также и с моим участием, нашли широкое использование в производственных подразделениях треста и позволили существенно повысить производительность труда и снизить затраты. Эти технологии и устройства рекомендованы к использованию для всех организаций гидромеханизации России в опубликованной статье «Технические достижения треста „Энергогидромеханизация“» журнала «Гидротехническое строительство» №5 за 2015 г., а также в аналогичной электронной книге.
Но в эту статью не включены опытные разработки прошедшие успешные приемочные испытания на производстве, но не нашедшие широкого использования по разным причинам.
Ряд разработок, проверенных в лабораторных исследованиях и подтвердивших перспективность, но требующих дальнейших исследований и конструкторских доработок, полезно сохранить хотя бы в краткой публикации для продолжения дальнейшей работы. В настоящее время большинство отчетов о таких работах не сохранилось.
В статье отражен также и мой производственный опыт, полученный за многие годы работы непосредственно на объектах строительства.
По существу эта статья является продолжением книги о технических достижениях треста, и может быть полезной для развития гидромеханизации в будущие после кризисные годы России.
2. Проблемные технологии гидромеханизации
2.1 Возведение обвалования на картах намыва
Одной из насущных проблем, сдерживающих бесперебойную работу комплекса, является устройство обвалования в процессе намыва сооружения.
Во всяком случае, для беспрерывной работы комплекса необходимо иметь две карты намыва на один земснаряд или забойную установку. На одной карте ведется намыв грунта, на другой ведутся подготовительные работы, в основном формирование валика обвалования карты из намыто грунта.
Если на Волгострое и намыве плотины Цимлянской ГЭС возведение обвалования выполнялось вручную с помощью лопаты, то с 1953 г. при переходе на безэстакадный намыв обвалование возводилось, как правило, с помощь бульдозера на тракторе С-80 – С-100. При интенсивном намыве мощными земснарядами и недостаточном количества бульдозеров, возведение обвалования сдерживало работу комплекса.
Профессор Н. Д. Холин на Куйбышевгидрострое проводил опытные работы возведения обвалования с помощью наклонного ножа бульдозера на тракторе С-100. При этом ставилась задача получить валик грунта на высоту до 80 см за одну проходку трактора в контуре карты. Но мощности трактора не хватало, валик обвалования получался не выше 30 см, что было явно недостаточно для ведения намыва.
На этом же объекте по предложению инж. Гончарова был испытан прицепной отвал, перемещаемый вдоль контура карты прицепом из трех тракторов С-100. Валик грунта достигал при этом высоты до одного метра, но последовательный прицеп тракторов разжижал вибрацией свежий намытый водонасыщенный песок и тракторы вязли.
Кроме этого, намытый грунт карты не представлял ровной поверхности, были и пониженные ямки, которые трактор преодолеть не мог. По этой же причине ранее испытанные навесные устройства с черпаковой цепью, срезающие грунт с внешней стороны откоса карты и перемещающие грунт в валик обвалования, тоже не могли преодолеть пониженные ямки поверхности карты.
Случайной и удачной находкой для быстрого возведения обвалования оказался маневренный и быстроходный бульдозер ДЭТ-250, применяемый в инженерных военных подразделениях.
Впервые эта машина была применена на намыве узкопрофильной плотины Рижской ГЭС, с устройством обвалования там не было задержек в работе комплекса.
Можно сделать вывод, что мощности в 250 л.с. достаточно для быстрого возведения валика обвалования карты намыва. При этом эта машина быстроходна и может обслуживать несколько карт намыва.
На сегодня дизель электрический бульдозер ДЭТ-250, или его современный аналог, можно рекомендовать как простое оптимальное решение для обвалования карты намыва.
По предложению Б. М. Шкундина (А.С. №1366588) были проведены натурные испытания ограждающих секционных переносных щитов из нетканого фильтрующего материала взамен земляных дамбочек обвалования карты. Легкие щиты при испытаниях падали при подаче пульпы и её напоре на щит.
По предложения автора статьи были проведены натурные испытания инвентарных металлических секционных тяжелых щитов ограждения, монтируемых с помощью гусеничного крана, используемым при намыве
(А.С. №1666625 А1). Своё назначение щиты выполняли, но обладали высокой металлоёмкостью, поэтому производственные испытания щитов прекратились.
2.2. Оптимизация гидротранспорта грунта
Под этим выражением следует понимать минимум энергозатрат на перемещение одного кубометра грунта на расстояние одного километра по горизонтали. В свою очередь эергозатраты свяэаны с удельными потерями напора и концентрацией пульпы.
Натурных исследований в этой области почти не проводилось. Существующие инструкции по расчету потерь напора при гидротранспорте грунта основаны на исследованиях моделей в трубопроводах Д = 50 – 100 мм. Пересчета потерь напора с модели на трубопроводы Д = 200 – 1000 мм не существуют.
Поэтому все существующие расчеты потерь напора по этим инструкциям – относительны с вероятностью не более 70% от натуры. В моей практике неоднократно приходилось останавливать бустерные станции с грунтовыми насосами, построенные по расчету, ввиду перегрузки электродвигателей.
Если просчитать только затраты энергии на гидротраспорт грунта и сопоставить их с автотраспортом, а тем более с железнодорожным транспортом, то такое сравнение будет в предпочтении последних способов. При проектировании стационарного трубопроводного транспорта твердого материала на большое расстояние необходимо выполнение натурных экспериментов по определению потерь напора.
Многие специалисты, основатели гидромеханизации —
Н. Д. Холин, Б. М. Шкундин, А. П. Юфин., считают, что экономичный режим гидротранспорта возникает в конкретном случае при частично заиленном режиме пульпопровода, с высотой осадка до 10% от его диаметра. Лабораторными исследованиями института ВЗИСИ это положение было подтверждено.
Реально на всех земснарядах России установлено только два измерительных прибора – вакуумметр на входе в грунтовый насос и амперметр тока электропривода насоса. Отечественные разработки приборов измерения давления в пульпопроводе, консистометра, расходомера, были неудачными, а комплекс иностранных приборов дорогим и ненадежным. Измерителя слоя осадка в пульпопроводе не было разработано вообще.
Багермейстер, управляющий грунтозабором земснаряда, руководствуется только своим опытом и показаниями амперметра. При высокой консистенции пульпы начинается падение мощности привода и показаний амперметра, но багермейстер может не уловить этот момент, и при дальнейшем падении нагрузки переходить к режиму прокачки воды, т.е. к смыву слоя осадка грунта, который может продолжаться от 0.5 до 2 часов.
По моему заданию работники электролаборатории завода «Промгидромеханизация» инженеры Г. С. Сперанский и В.И.Киселев начали разработку кондуктометрического консистометра, основанного на сопоставлении проводимости забортной воды и пульпы на электрическом мосте, в том числе и достижению заданной высоты слоя осадка по его проводимости.
Датчиками служили врезанные в пульпопровод изолированные от массы электроды. Основанием для разработки такого прибора служило многократное отличие проводимости песка и воды.
Талантливыми разработчиками удалось создать простой консистометр и фиксированный датчик измерения слоя заиления, названного СОРГГ (сигнализатор оптимального режима гидротранспорта грунта) с выводом показаний на электронное табло пульта управления земснарядом.
Прибор был испытан на песчаных грунтах на многих земснарядах треста с отличными результатами, сбой показателей произошел только на земснаряде в Санкт-Петербурге, работавшим в Финском заливе на морской воде, при этом не была проведена калибровка прибора.
