Tereshchenko Denis

Université Nationale Technique de Donetsk

Faculté Française Technique

Spécialité: Les ensembles énergomécaniques
d'équipement minier et d'enrichissement

Thème du projet de magistre: Les recherches des processus
transitoires dans les installations d'exhaure et une élaboratin
des dispositifs de protection contre les coups de bélier

Le chef du projet: Overco V.M.


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Analyse



      Au présent au Donbass il y a lieu la compagnie vaste selon la ferméture des mines. Un des moments les plus importents est l'organisation effective d'exhaure. Le schéma le plus perspectif dans ces conditions est le schéma avec les pompes plongées, qui permet organiser le travail sans personnèlle souterrain.
      Pourtant, l'expérience montre, que sur les schémas d'exhaure actifs de tel type pendant l'arrêt en penne du moteur dans l'installation s'apparaitent les oscillations importents du conduit, qui amènent au destruction du système. Une seule cause possible de cette phénomène est le coup de bélier.
      Au résultat des analyses des méthodes de la lutte contre le coup de bélier pour la protection des oscillations dangereux il été proposé d'utiliser une soupape en retour spéciale, qui laisse passer une quantité déteminée du liquide de travail, quand elle est fermée. L'éffet donné peut être atteindre à l'aide d'éxecution d'une orifice dans la plaque tournée de la soupape. La place d'installation d'une telle soupape approximativement au milieu du conduit vertical se détermine au cours des recherches.
      En considérant les soupapes existentes, qui réalisent les fonctions exigées, il été trouvées certeines insuffisances, qui ne permet pas assurer une constance des caractéristiques de calcul des dispositifs pendant l'exploitation. Parce que les particules, qui comprend le liquide de travail, forment un dépôt sur la surface de l'orifice de passage de la plaque tournée, en augmentant par quoi sa résistance hydrauliaue, qui amè à son tour au changements indésirables du dispositif. Il s'apparait une nécessité du demontage du dispositif pour un épluchage.
      Il été inventé une soupape, qui résoudre ce problème.




Animation: 2 images, inf. cycles, 21 KB

      La plus part des problèmes techniques, liés avec une écoulement non stable dans les conduits, peuvent être consideré en utilisant le modèle monomer. Lors de çela l'écoulement non stable du liquide selon le conduit d'écrit par un système des équations hyperboliques. Ces sont l'équqtion du mouvement et l'équqtion d'intègralité d'écoulement:

      où - la distribution de la surpression sur i-e partie du conduit;
      xi - la coordonné de la section de i-e partie du conduit;
      Li - la longeur totale de i-e partie du conduit;
      t le temps;
       - la surface de la section de i-e partie du conduit;
      di - le diamètre de i-e partie du conduit;
      Qi = Qi(xi,t) - la distribution du débit du liquide sur i-e partie du conduit;
      Ai - la résistance spécifique de i-e partie du conduit
       - le coefficient de frottement hidraulique sur i-e partie du conduit;
       - la densité du liquide;
      g - l'accélération de la chute libre;
      C - la vitesse moyenne de la distribution de l'onde de choc sur i-e partie du conduit;
      ki - accroissence spécifique de l'hauteur géometrique de i-e partie du conduit.
      La vitesse de la distribution de l'onde de choc se détermine selon la formule:


      où Ev - le module volumétrique d'élasticité du liquide;
       - le diamètre moyen du conduit;
      Ec - le module d'élasticité du matière des murs du conduit.

      Il y a beaucoup des formules empiriaues puor le calcul des coefficients de frottement hidraulique. Le plus souvent on utilise la formule d'Altschtoule:


      où - la rugosié des mures du conduit de i-e partie;
      Re - le nombre de Reynolds.

      Cette et autres formules sont trouvées en traitant les données expérimentales obtenues à les études d'écoulement stable du liquide. Pour utiliser les au cas des écoulements non stables Khristianovitch a introduit l'hypothèse de quazistationnarité, selon laquelle la tension du frottement du liquide des murs à l'écoulements non stables dépends seulement de la vitesse instantanée moyenne dans la section. C'est l'hypothèse qui été utilisée pour la construction de la modèle d'imitation, qui été appliquée pour la détermination des paramètres de la soupap en retour spéciale.
      Pour les calcules prenons le schèma constructif montré sur le dessin 1.


      Pour l'installaton d'exhaure considerée la quantité des parties constructives i prenons égale à 5. La partie verticale divisons sur deux parties:

L1 + L2 = Hg                        (4)


      où Hg - l'hauteur géometrique.

      Pour résoudre le système des équations (1) il faut déterminer les conditions limites et initiales.
      Considerons les processus transitoires dans le conduit de l'installaton d'exhaure de mine pendant l'arrêt subit, instantané de la pompe. C'est à dire, au moment du temps, en correspondance avec les paramètres de l'installaton d'exhaure, le débit selon toute la longeur du conduit sera égale à Q0, mais du moment t = +0


      Les conditions limites dans le conduit de l'installaton d'exhaure de mine pour le schéma de calcule donné se déterminent par le système des équations:

                      les points de jonction des parties constructives -

      Au fin du conduit de réfoulement les valeurs de la pression et du débit sont liées par la relation:


      Le système des équations (1) avec les conditions limites (5),(10),(11),(12) et les conditions initiales (6),(7),(8),(9) avec (2),(3) on peut résoudre par la méthode des caractéristiques, qui est le mode universale de la décison des équotions inlignéaires du coups de bélier. Au résultat nous pouvons trouver la valeur de la pression maximale dans le conduit pendant le processus transitoire comme la fonction d'un papramètre indépendant et les coordonnés du point de l'installation de la soupap en retour spéciale, c'est à dire des valeurs avec la limite (4).
Donc, en décideant le problème:


avec les limites:


il été trouvé le diamètre optimal d'une orifice dans la plaque tournée de la soupape en retour spéciale pour la protection des coups de béiler au l'installaton d'exhaure de mine pour le schéma consideré - et le point de sa installation -

      L'analyse du diagramme (des. 2) montre, que l'arrê te subit du commande de la pompe provoque les oscillations des conduits qvec haute amplitude, que à son tour amènent aux charges de choc entre des éléments mobiles de la pompe.


      Un utilisation de la soupape en retour spéciale permet exclure absolument les oscilltions de la pressiondans la partie basse du conduit (des. 3). Et l'augmentation de la pression une fois derrière la soupape spéciale (des. 4) n'est pas dengereux selon l'amplitude et ne peut pas provoquer les oscillations de tout le conduit. L'utilisation du modèle élaboré permet déterminer la valeur la plus effective de l'orifice de l'orifice dans la plaque tournée de la soupape en retour spéciale et préciser la disposition la plus avantageux de la soupape aux paramètres différents de l'installaton d'exhaure. Un critérium d'optimisation des paramètres de la soupape en retour spéciale est une minimisation de la pression maximale dans le conduit, qu'assùre l'absnce des processus oscillatoirs pendant les régimes transitoires.


      Les conclusions: le système proposé de le protection contre le coup de bélier permet éviter effectivement les phénomènes oscillatoires et l'augmentation de la pression dans l'installaton d'exhaure avec les pompes plongées, mais la méthode de calcul et de l'optimisation des paramètres de la soupape en retour spéciale proposée est une méthode universale de résolution de la problème de la protection des installaton d'exhaure avec les pompes plongées.




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