Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ
Наведено результати використання при модернізації гідротранспортних установок кар'єрів Вільногірського гірничо-металургійного комбінату нових методів розрахунку пара-
 метрів гідротранспорту, які враховують полідисперсність розсипу, вміст у ній частинок з 
 різною густиною, а т...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33563 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ / Е.В. Семененко, С.Н. Киричко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860100968445640704 |
|---|---|
| author | Семененко, Е.В. Киричко, С.Н. |
| author_facet | Семененко, Е.В. Киричко, С.Н. |
| citation_txt | Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ / Е.В. Семененко, С.Н. Киричко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Наведено результати використання при модернізації гідротранспортних установок кар'єрів Вільногірського гірничо-металургійного комбінату нових методів розрахунку пара-
метрів гідротранспорту, які враховують полідисперсність розсипу, вміст у ній частинок з 
різною густиною, а також усталені пульсації тиску та витрати гідросуміші.
The results of using of new calculation methods of hydrotransport parameters during modernization of hydrotransport plants of quarries of Volnogorsk Mining and Smelting Enterprise are 
adduced. These methods take into account placer's polydispersity, content of particles of different 
density as well as steady-state pulsations of slurry pressure and discharge.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:28:51Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622.648.01 – 9:621.643.29
Е.В. Семененко, д.т.н., в.н.с.,
С.Н. Киричко, аспирант
(ИГТМ)
ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД ПРОГНОЗА РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПРИ
МОДЕРНИЗАЦИИ КОМПЛЕКСОВ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ
ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
Наведено результати використання при модернізації гідротранспортних установок ка-
р'єрів Вільногірського гірничо-металургійного комбінату нових методів розрахунку пара-
метрів гідротранспорту, які враховують полідисперсність розсипу, вміст у ній частинок з
різною густиною, а також усталені пульсації тиску та витрати гідросуміші.
FORECASTING OF HYDROTRANSPORT PLANT PARAMETERS
AND OPERATING REGIMES DURING MODERNIZATION
The results of using of new calculation methods of hydrotransport parameters during moder-
nization of hydrotransport plants of quarries of Volnogorsk Mining and Smelting Enterprise are
adduced. These methods take into account placer's polydispersity, content of particles of different
density as well as steady-state pulsations of slurry pressure and discharge.
На территории Украины большая часть запасов полиметаллических руд,
содержащих минералы титана, циркон, алюмосиликаты и прочие минералы
представлена россыпными месторождениями, разработка которых ведется от-
крытым способом с применением методов гидромеханизации, а обогащение
россыпей осуществляется гравитационными методами. В таких технологиях
основными процессами гидромеханизации являются гидромониторный раз-
мыв и напорное гидротранспортирование. Анализ условий эксплуатации и
режимов работы комплексов гидромеханизации на карьерах Вольногорского
горно-металлургического комбината (ВГМК) и Иршанского горно-
обогатительного комбината (ИГОКа) позволил выделить следующие факто-
ры, приводящие к завышенным расходам воды и электроэнергии. Во-первых,
для материалов, составляющих полиметаллические россыпи, характерны не
только полидисперсность (табл. 1), но и существенное различие в плотностях
частиц (табл. 2), что недостаточно учитывается известными методиками рас-
чета критической скорости и гидравлического уклона [1 – 4]. Во-вторых, су-
ществующие методы расчета гидротранспортных систем ориентированы на
средние значения параметров при установившемся режиме работы. Однако
применение центробежных насосов сопровождается генерированием в трубо-
проводе установившихся пульсаций давления и подачи, которые провоциру-
ют выпадение транспортируемых частиц на дно потока. В-третьих, при от-
крытой разработке полиметаллических россыпей концентрация и плотность
пульпы фактически определяются в процессе пульпообразования, которым
управляет оператор гидромониторов без учета процесса гидротранспортиро-
вания. В современных условиях выбор рациональных параметров процессов
гидромеханизации возможен только при комплексном учете всех этих факто-
ров, что сдерживается отсутствием соответствующей научно-методической
базы. В-четвертых, для условий рассматриваемых предприятий набор мето-
дов управления параметрами и режимами работы комплексов гидромехани-
зации ограничен следующими возможными вариантами: изменение количест-
ва используемых насосов, замена насосов, установка рабочих колес другого
диаметра, изменение концентрации или производительности комплекса. Од-
новременно с этим для комплексов гидромеханизации большинства россып-
ных месторождений характерно накопление значительного объема информа-
ции о параметрах и режимах работы оборудования в различных условиях,
сформированного за многие годы из данных служб механика, энергетика,
контроля измерительного оборудования, ремонтных мастерских, подразделе-
ний диспетчеров и мониторинга. Эти данные, в большинстве случаев не под-
вергаемые научному анализу и обобщению, при соответствующем методиче-
ском подходе, могут быть использованы для обоснования технических реше-
ний при модернизации комплексов гидромеханизации, ограниченных указан-
ным набором вариантов.
Таблица 1 – Гранулометрический состав россыпей Восточного участка
Малышевского месторождения
Границы класса
крупности
частиц
Массовая доля частиц класса крупности, %
Есть все
материалы
Нет глины
или суглинка
Нет глины
и суглинка
менее 0,15 мм 24,10 16,05 7,15
от 0,15 до 3 мм 75,58 83,58 92,43
более 3 мм 0,33 0,37 0,41
Таблица 2 – Распределение плотности частиц по классам крупности для россыпей Вос-
точного участка Малышевского месторождения
Границы класса
крупности
частиц
Плотность частиц класса крупности, кг/м
3
Есть все
материалы
Нет глины
или суглинка
Нет глины
и суглинка
менее 0,15 мм 3036 3229 4005
от 0,15 до 3 мм 2727 2726 2726
более 3 мм 2700 2700 2700
Таким образом, установление закономерностей, учитывающих комплексное
влияние на параметры энергоемкости и водопотребления комплексов гидроме-
ханизации полидисперсности транспортируемого материала, содержания в нем
частиц различной плотности и установившихся пульсаций давления и расхода
гидросмеси, является актуальной научной задачей.
Цель – развитие методов прогноза параметров и режимов работы при мо-
дернизации комплексов гидромеханизации при открытой разработке россып-
ных месторождений с учетом зависимости энергоемкости и водопотребления
от параметров трубопровода и насосного оборудования.
Анализ более 20 методик расчета параметров гидротранспорта показал, что
существующими методиками расчета гидравлического уклона и критической
скорости гидротранспортирования россыпей и руд полидисперсность материала
и различие в плотностях его частиц учитываются с недостаточной точностью, не
рассматриваются существующие в реальных условиях установившиеся пульса-
ции подачи и давления пульпы, а также не описывается влияние изменения до-
полнительного гидравлического уклона и критической скорости при понижении
температуры гидросмеси с учетом внешнего теплозащитного слоя и внутренне-
го слоя обледенения. В результате использование этих методик не позволяет
адекватно оценивать энергоемкость и водопотребление комплексов гидромеха-
низации, как при проектировании, так и при модернизации.
Анализ результатов мониторинга параметров и режимов работы комплекса
гидромеханизации на карьерах ВГМК за период с 2005 по 2009 г. (табл. 3), а
также рассчитанных по их данным величины энергоемкости и водопотребле-
ния (табл. 4, 5), позволяет установить связь между этими показателями и тех-
ническими параметрами оборудования. При этом, поскольку эксплуатация
комплекса гидромеханизации осуществлялась в сверхкритических и бескави-
тационных режимах, данные мониторинга комплексно учитывают влияние па-
раметров россыпи, особенности работы центробежных насосов и оператора
гидромониторов.
Таблица 3 – Характеристики магистралей комплексов гидромеханизации карьеров
ВГМК в 2005 – 2009 гг.
Период
работы
Длина магистрали
установки карьера, м
Насосы, используемые
для подачи россыпей карьера
"7 Север" "7 Юг" "7 Север" "7 Юг"
с 10.05 по
04.06 г.
8209
8911
WRMAN 20 AH
(1 шт.)
GIW WBC1820 (HD)
(2 шт.)
GIW WBC1820 (HD)
(3 шт.)
с 05.06 по
04.07 г. 9231 8911
GIW WBC1820 (HD)
(3 шт.)
GIW WBC1820 (HD)
(3 шт.)
с 04.07 по
10.07 г.
9231
9761
GIW WBC1820 (HD)
(2 шт.)
GIW LSA 1820-44(45)
(1 шт.)
GIW WBC1820 (HD)
(3 шт.)
с 11.07 по
01.08 г. 9231 9761
GIW WBC1820 (HD)
(3 шт.)
GIW WBC1820 (HD)
(3 шт.)
с 02.08 по
05.09 г.
9231
9761
GIW WBC1820 (HD)
(2 шт.)
GIW LSA 1820-44(45)
(1 шт.)
GIW WBC1820 (HD)
(2 шт.)
GIW LSA 1820-44(45)
(1 шт.)
с 06.09 по
07.09 г.
10551
9786
GIW WBC1820 (HD)
(2 шт.)
GIW LSA 1820-44(45)
(1 шт.)
GIW WBC1820 (HD)
(2 шт.)
GIW LSA 1820-44(45)
(1 шт.)
Для характеристики состояния комплекса гидромеханизации, при измене-
нии длины магистрали или установке насосов с рабочими колесами другого
диаметра, предлагается использовать величину, равную отношению длины
магистрали, выраженная в пикетах (ПК), т. е. в участках трубопровода дли-
ной по 100 м, к сумме диаметров рабочих колес используемых насосов, вы-
раженных в дюймах, и вычисляемую по формуле (табл. 6 – 8)
N
i
iD
L
1
* , (1)
где – величина, характеризующая состояние комплекса гидромеханизации,
ПК/"; *L – длина трубопровода, выраженная в пикетах, ПК; iD – диаметр рабо-
чего колеса i -го насоса, "; N – количество используемых насосов.
Таблица 4 – Показатели работы комплекса гидромеханизации карьера "7 Север" в 2005
– 2009 гг.
Наименование
Показателей
Период работы
с 10.05
по
04.06 г.
с 05.06
по
04.07 г.
с 04.07
по
10.07 г.
с 11.07
по
01.08 г.
с 02.08
по
05.09 г.
с 06.09
по
07.09 г.
Грузопоток, т/ч 648 1063 1058 1014 1052 1060
Подача воды, м
3
/ч 2478 2589 2229 2828 2656 2371
Подача пульпы, м
3
/ч 2709 2969 2606 3189 3031 2749
Потребление
электроэнергии, квт·ч
3213 3935 3578 3069 3985 3691
Удельный расход
оборотной воды, м
3
/т
3,927 2,426 2,144 2,823 2,555 2,240
Удельный расход
электроэнергии, квт·ч/т
5,100 3,701 3,426 4,290 3,838 3,485
Концентрация пульпы, % 0,088 0,129 0,144 0,121 0,125 0,138
Плотность пульпы, т/м
3
1,158 1,233 1,260 1,218 1,225 1,248
Таблица 5 – Показатели работы комплекса гидромеханизации карьера "7 Юг" в 2005 –
2009 гг.
Наименование
Показателей
Период работы
с 10.05
по
04.06 г.
с 05.06
по
04.07 г.
с 04.07
по
10.07 г.
с 11.07
по
01.08 г.
с 02.08
по
05.09 г.
с 06.09
по
07.09 г.
Грузопоток, т/ч 614 1047 935 993 976 977
Подача воды, м
3
/ч 2228 2775 2372 3166 2641 2386
Подача пульпы, м
3
/ч 2447 3149 2706 3520 2990 2734
Потребление
электроэнергии, квт·ч
3036 4383 3824 4425 3977 3657
Удельный расход
оборотной воды, м
3
/т
3,793 2,669 2,630 3,213 2,759 2,445
Удельный расход
электроэнергии, квт·ч/т
5,148 4,204 4,189 4,453 4,142 3,755
Концентрация пульпы, % 0,093 0,120 0,125 0,105 0,117 0,128
Плотность пульпы, т/м
3
1,167 1,216 1,225 1,189 1,211 1,230
Для комплексов гидромеханизации обоих карьеров с увеличением значе-
ния Λ величины грузопотока, концентрации и плотности пульпы возрастают,
удельные расходы оборотной воды и электроэнергии – снижаются. При этом
зависимости объема потребленной электроэнергии, подачи воды и пульпы от
величины Λ имеют максимумы, которые реализуются для комплекса гидро-
механизации карьера "7 Юг" около значения 0,6025 ПК/" (см. табл. 8), а для
карьера "7 Север" – между 0,5698 и 0,6033 ПК/" (см. табл. 7).
Таблица 6 – Значения параметра Λ для комплексов гидромеханизации карьеров ВГМК
за период с 2005 по 2009 гг.
Карьер
Длина
магистрали, м
Насосы, используемые
для подачи россыпей
Значение
Λ, ПК/"
"7 Север"
8209
WRMAN 20 AH (1 шт.)
GIW WBC1820 (HD) (2 шт.)
0,5005
9231 GIW WBC1820 (HD) (3 шт.) 0,5698
9231
GIW WBC1820 (HD) (2 шт.)
GIW LSA 1820-44(45) (1 шт.)
0,6033
10551
GIW WBC1820 (HD) (2 шт.)
GIW LSA 1820-44(45) (1 шт.)
0,6896
"7 Юг"
8911 GIW WBC1820 (HD) (3 шт.) 0,5501
9761 GIW WBC1820 (HD) (3 шт.) 0,6025
9761 GIW WBC1820 (HD) (2 шт.)
GIW LSA 1820-44(45) (1 шт.)
0,6388
Таблица 7 – Показатели работы комплекса гидромеханизации карьера "7 Север" в за-
висимости от значения параметра Λ
Наименование показателей
Значение Λ, ПК/"
0,5005 0,5698 0,6033 0,6896
Грузопоток, т/ч 648 1038 1055 1060
Подача воды, м
3
/ч 2478 2709 2442 2371
Подача пульпы, м
3
/ч 2709 3079 2819 2749
Потребление электроэнергии, квт·ч 3213 3502 3781 3691
Удельный расход оборотной воды, м
3
/т 3,927 2,624 2,350 2,240
Удельный расход электроэнергии, квт·ч/т 5,100 3,996 3,632 3,485
Концентрация пульпы, % 8,8 12,5 13,5 13,8
Плотность пульпы, т/м
3
1,158 1,225 1,242 1,248
Таблица 8 – Показатели работы комплекса гидромеханизации карьера "7 Юг" в зави-
симости от значения параметра Λ
Наименование показателей
Значение Λ, ПК/"
0,5501
0,602
5
0,638
8
Грузопоток, т/ч 830 964 976
Подача воды, м
3
/ч 2502 2769 2513
Подача пульпы, м
3
/ч 2798 3113 2862
Потребление электроэнергии, квт·ч 3710 4125 3817
Удельный расход оборотной воды, м
3
/т 3,231 2,922 2,602
Удельный расход электроэнергии, квт·ч/т 4,676 4,321 3,948
Концентрация пульпы, % 10,6 11,5 12,2
Плотность пульпы, т/м
3
1,191 1,207 1,220
Расхождения между показателями работы комплексов гидромеханизации
карьеров "7 Юг" и "7 Север", и соответствующими данными табл. 7 и 8, обу-
словлены разницей геодезических отметок трасс трубопроводов, а также осо-
бенностями работы узлов пульпоприготовления. Однако для обоих комплек-
сов тенденция изменения всех параметров одинакова – с увеличением значе-
ния Λ удельные потребления воды и электроэнергии убывают, что подтвер-
ждает эффективность проведенных модернизаций этих комплексов.
Для прогноза параметров и режимов работы комплексов гидромеханиза-
ции на карьерах предложены следующие величины:
G
Q0 ;
G
N ;
0Q
N
q ; SSQG , (2)
где N – суммарная мощность насосов комплекса гидромеханизации; 0Q –
объемное потребление воды для нужд пульпообразования и гидротранспорти-
рования; G – грузопоток; S – средневзвешенная плотность россыпи; SQ –
объемная подача твердого материала.
Аппроксимация зависимостей величин (2) от значения Λ позволяет пред-
ложить следующие формулы для их прогноза при модернизации комплекса
(рис. 1 – 3):
* Sr ; * Nr ;
*
qrq Q ; (3)
649.4
043.0
Sr ;
096.4
065.0
Nr ; 387.0338.1 Qr , (4)
где * , * ,
*
q – значения удельных величин для базового состояния ком-
плекса гидромеханизации; , , q – значения удельных величин для проек-
тируемого состояния комплекса гидромеханизации.
Формулы (1) – (4) позволяют оценить как изменяться энергоемкость и во-
допотребление комплекса гидромеханизации в результате модернизации, на-
пример, после удлинения трубопровода при перемещении головной ПНС
вслед за фронтом горных работа или после замены насоса, или же обосновать
выбор диаметров рабочих колес и количества насосов, позволяющих обеспе-
чить требуемые значения этих параметров после модернизации.
Таким образом, на основе результатов мониторинга параметров и режимов
работы комплекса гидромеханизации на карьерах ВГМК за период с 2005 по
2009 г., впервые предложен инженерный метод прогноза параметров и режи-
мов работы комплекса гидромеханизации при его модернизации, что позволяет
достоверно рассчитывать параметры энергоемкости и водопотребления про-
цесса транспортирования материалов различного гранулометрического соста-
ва с существенной разницей в плотностях.
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
0,5 0,54 0,58 0,62 0,66 0,7
Рис. 1 - Зависимость величины Sr от параметра для условий ВГМК
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
0,5 0,54 0,58 0,62 0,66 0,7
Nr
Рис. 2 - Зависимость величины Nr от параметра для условий ВГМК
1,00
1,04
1,08
1,12
1,16
1,20
0,5 0,54 0,58 0,62 0,66 0,7
Qr
Рис. 3 - Зависимость величины Qr от параметра для условий ВГМК
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Обоснование параметров и режимов работы систем гидротранспорта горных предприятий / Ю.Д. Баранов,
Б.А. Блюсс, Е.В. Семененко, В.Д. Шурыгин. – Д.: Новая идеология, 2006. – 416 с.
2. Дмитриев Г.П., Махарадзе Л.И., Гочиташвили Т.Ш. Напорные гидротранспортные системы. – М.: Недра,
1991. – 304 с.
3. Смолдырев А.Е. Трубопроводный транспорт. – М.: Недра, 1980. – 390 с.
4. Криль С.И. Напорные взвесенесущие потоки. – К.: Наук. думка, 1990. – 160 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33563 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:28:51Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Семененко, Е.В. Киричко, С.Н. 2012-05-28T16:45:05Z 2012-05-28T16:45:05Z 2011 Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ / Е.В. Семененко, С.Н. Киричко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33563 622.648.01 – 9:621.643.29 Наведено результати використання при модернізації гідротранспортних установок кар'єрів Вільногірського гірничо-металургійного комбінату нових методів розрахунку пара-
 метрів гідротранспорту, які враховують полідисперсність розсипу, вміст у ній частинок з 
 різною густиною, а також усталені пульсації тиску та витрати гідросуміші. The results of using of new calculation methods of hydrotransport parameters during modernization of hydrotransport plants of quarries of Volnogorsk Mining and Smelting Enterprise are 
 adduced. These methods take into account placer's polydispersity, content of particles of different 
 density as well as steady-state pulsations of slurry pressure and discharge. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ Forecasting of hydrotransport plant parameters and operating regimes during modernization Article published earlier |
| spellingShingle | Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ Семененко, Е.В. Киричко, С.Н. |
| title | Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ |
| title_alt | Forecasting of hydrotransport plant parameters and operating regimes during modernization |
| title_full | Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ |
| title_fullStr | Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ |
| title_full_unstemmed | Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ |
| title_short | Инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ |
| title_sort | инженерный метод прогноза режимов работы при модернизации комплексов гидромеханизации открытых горных работ |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33563 |
| work_keys_str_mv | AT semenenkoev inženernyimetodprognozarežimovrabotyprimodernizaciikompleksovgidromehanizaciiotkrytyhgornyhrabot AT kiričkosn inženernyimetodprognozarežimovrabotyprimodernizaciikompleksovgidromehanizaciiotkrytyhgornyhrabot AT semenenkoev forecastingofhydrotransportplantparametersandoperatingregimesduringmodernization AT kiričkosn forecastingofhydrotransportplantparametersandoperatingregimesduringmodernization |