Щербаненко В.В., студент, Оверко В.М., канд. техн. наук, доц., Донецкий национальный технический университет
Приведена схема устройства для защиты от гидравлических ударов с описанием его работы. Проведено математическое моделирование рабочего процесса гасителя гидравлических ударов.
Проблема борьбы с гидравлическими ударами на шахтных водоотливных установках исследуется давно, но не имеет однозначного решения к настоящему времени.
Увеличение мощности и длин трубопроводов водоотливных установок, как и других гидравлических систем, обуславливает увеличение опасности гидравлических ударов, величина которых, в связи с увеличением скоростей потоков в трубах, имеет тенденцию к росту. Гидравлические удары и сопровождающие их волновые процессы часто становятся причиной разрушения трубопроводов, арматуры, поломки насосов или других нарушений нормальной эксплуатации установок.
Наиболее распространенным и универсальным методом искусственного снижения величины гидравлического удара является сброс части транспортируемой жидкости. Вместе с тем существует проблема долговечности клапанной пары, которая подвержена интенсивному износу. Дело в том, что одним из основных требований к устройству защиты от гидроударов является длительность процесса перекрытия сливаемого потока. Так для напорных трубопроводов водоотливных установок глубиной 500 м время перекрытия потока, которое должно быть не менее 5 – 10 периодов гидравлического удара, составляет 8 – 15с. В режиме дросселирования потока отмечается ускоренный износ рабочих поверхностей клапанной пары, что существенно снижает долговечность устройства в целом.
Одним из возможных решений данной проблемы является устройство [1], схема которого приведена на рисунке 1, а описание работы дано ниже.
Рисунок 1 - Схема устройства для защиты от гидравлических ударов.
После включения насосной установки и заполнения трубопровода 1 происходит автоматическая настройка устройства на рабочее давление. Это осуществляется следующим образом. Сначала жидкость воздействует через подводящий патрубок на тарель 2 сливного клапана и одновременно снизу на поршень 6 через трубку 3. Поскольку внутренние полости первоначально заполнены лишь воздухом при атмосферном давлении, подвижные системы, состоящие из тарели 2, поршня 4 и поршня 6 перемещаются вверх. Открывается сливной клапан под тарелью и жидкость начинает заполнять сливную трубу 13 и резервуар 12. При этом часть ее вытекает через отверстия, обозначенные aс и a3. Однако, поскольку сопротивление указанных элементов значительно больше, чем сопротивление сливного клапана, давление в полостях трубы 13 и резервуара 12 растет. При этом воздух, находящийся в резервуаре 12, сжимается и через обратный клапан 11 по трубке 8 поступает в полость над поршнем 6. Когда давление возрастет до величины, например, равной давлению в защищаемом трубопроводе, поршень 6 перемещается вниз и перекрывает отверстие в крышке корпуса 5. Жидкость, поступающая в полость над поршнем 4 по трубке 9, перемещает систему: поршень 4, тарель 2 вниз, последняя входит в контакт с седлом, и сливной клапан закрывается. В дальнейшем жидкость опорожняет внутренние полости трубы 13 и резервуара 12 через отверстие на правом фланце трубы. Однако благодаря наличию обратных клапанов 10 и 11 полости над поршнями 4 и 6 отсечены от атмосферы и давление в них находится на уровне установленного. ............
