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.
Прибор демонстрировался на ВДНХ и был удостоен золотой медали и защищен авторскими свидетельствами (А.с. 1416618 СССР и А.с. 1409731).
Неудачные попытки создания аналога были предприняты в тресте «Трансгидромеханизация» из-за конструктивных недоработок и попытки совмещения недоработанного прибора с автоматикой управления грунтозабором.
Подробнее прибор СОРГГ описан в статье в журнале «Гидротехническое строительство» [1].
Грамотный инженер электронщик способен воссоздать работоспособную конструкцию прибора СОРГГ, и я рекомендую возобновить эту удачную разработку для оснащения земснаряда и помощи багермейстеру в поддержании оптимального режима грунтозабора и гидротранспорта.
Принцип приборов консистометра и обнаружения заиления, построенного на сопоставлении электропроводности песка и воды, безусловно, правильный и практически многократно подтвержден.
Конечно, обнаружение начала заиления и определения консистенции в пульпопроводе можно выполнить и на другой основе, например с использованием ультразвука.
2.3. О возможности зимней работы земснарядов
Понятие зимней работы земснарядов связано с расположения объекта работ. В основном работы гидромеханизации выполнялись в умеренном континентальном поясе.
Но сегодня в больших объемах работа подразделений гидромеханизации ведется для обслуживания добычи нефти и газа на территории Западной Сибири, отнесенной к субарктическому и даже арктическому поясу, где зимний период с устойчивой отрицательной температурой воздуха до -10 0 начинается с сентября месяца, а освобождение водоемов от ледяного покрова происходит в мае. В зимний период температура воздуха в этих районах может доходить до – 50 0, при которой работа гидромеханизации невозможна.
В этом регионе для обеспечения добычи нефти земснаряды добывают песок сегодня даже в арктической зоне на полуострове Ямал. Работа земснарядов производится в течение трех летних месяцев, и это экономически оправдано по сравнению с завозом песка в этот бездорожный район. Поэтому продление сезона работы земснарядов в этом регионе является актуальной задачей.
Но, оказывается, бывают и исключения. Мне на отзыв в 2000 г. прислали статью о круглогодичной устойчивой работе земснарядов на вторичной переработке хвостов на Норильском металлургическом комбинате. Я не поверил, и запросил авторов статьи официального подтверждения, которое вскоре получил. Оказалось, что в акваторию работы земснарядов сбрасывается теплая вода с сортировочной фабрики комбината, а работа земснарядов происходит по разработанной технологии с регулированием горизонта воды в забое. Приведенный случай, конечно, является редким исключением.
Конец ознакомительного фрагмента.