| Аннотация |
Показана своевременность глубокого анализа изменения основных гидро-
динамических параметров центробежных насосов, как для главного водоотлива
шахт в зависимости от их глубины и ретроспективы времени, так и для обогати-
тельных фабрик различных технологических переделов. Тема исследований –
установление требований к характеристикам водоотливного насосного оборудо-
вания, обусловленных современными потребностями по добыче полезных ис-
копаемых в условиях технических и экономических возможностей производства
горных работ с учётом геологических особенностей наиболее доступных разве-
данных и принятых к разработке месторождений. Цель – установление корреля-
ционных зависимостей характеристик эксплуатируемых центробежных секцион-
ных насосов с глубинами шахт, обусловленными потребностями производства
горных работ по добыче полезных ископаемых подземным способом. Задачи
исследования: установить основные исторические этапы уровней технического
развития центробежных насосов для шахтного водоотлива и их взаимосвязи с
фактическими глубинами производства горнодобывающих работ; предложить
конструктивные решения по повышению энергоэффективности и гидродина-
мической нагруженности центробежных насосов с использованием вихревых
методов управления течением потока в рабочем колесе насоса. Результаты:
установлены три основных этапа технического совершенствования центробеж-
ных насосов для шахтного водоотлива за последние 80 лет. За критерии оценки
уровня технического совершенства центробежных насосов для шахтного водо-
отлива приняты их коэффициент полезного действия (КПД), характеризующий
энергоэффективность и экономичность оборудования, и коэффициент напора,
как показатель оценки уровня гидродинамической нагруженности рабочего ко-
леса центробежного насоса. Установлено наличие корреляции между коэффи-
циентами напора и полезного действия в зависимости от глубин шахт соответ-
ствующего исторического периода. Построены теоретические зависимости и
показаны перспективы изменения коэффициента напора и полезного действия
центробежных насосов в ближайшее десятилетие для обеспечения их высокой
энергоэффективности при существующей динамике развития шахтостроения.
Выводы: получены корреляционные зависимости между коэффициентом напо-
ра, КПД центробежных секционных насосов и потребной высотой подъёма воды
шахтного водоотлива. Из анализа конструкций рабочих колёс рассматриваемых
центробежных секционных насосов, разработанных по теории Л. Эйлера, сле-
дует, что дальнейшее увеличение коэффициента напора ступени классически-
ми методами достигло своего предела и дальнейшее его повышение возможно
исключительно за счёт совершенствования гидродинамических процессов с
применением вихревых методов управления течением в проточно-гидравличе-
ской части насоса. С помощью корреляционных уравнений представлены про-
гнозные значения коэффициентов напора и КПД, исходя из анализа потребных
параметров центробежных секционных насосов, определяемых динамикой раз-
вития шахтостроения. |
| Ключевые слова |
центробежные насосы,напор, коэффициентполезного действия,гидродинамическаянагруженность,энергоэффективностьводоотлива, лопастирабочего колеса,уровни техническогосовершенства, рудничныйводоотлив, шахтныйводоотлив, корреляция,секция насоса |
| Список литературы |
1. Веселов А. И. Рудничный водоотлив. Свердловск: Металлургиздат, 1956. 532 с.
2. Макаров В. Н., Макаров Н. В., Вакулин В. Е., Солдатенко А. А. Модификация гидродинамической
теории круговых решеток шахтных турбомашин // Технологическое оборудование для горной и нефте-
газовой промышленности: материалы XVI Междунар. науч.-техн. конф. Чтения памяти В. Р. Кубачека.
Екатеринбург, 2018. С. 251–254.
3. Макаров В. Н., Потапов В. Я., Чураков Е. О., Макаров Н. В. Пути повышения энергоэффектив-
ности шахтных центробежных насосов // Вестник Забайкальского государственного университета. 2021.
Т. 27, № 5. С. 26–35.
4. Макаров Н. В., Макаров В. Н., Лифанов А. В., Таугер В. М., Угольников А. В. Модификация
вихревой теории для создания аэродинамически устойчивых круговых решеток турбомашин // Горный
информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 9. С. 184–194. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-
0-184-194.
5. Паламарчук Н. В., Тимохин Ю. В., Потюгов С. И. Обобщенные показатели шахтного водоотлива //
Прогрессивное оборудование шахтных стационарных установок: сб. науч. тр. Донецк, 1989. С. 111–115.
6. Cui B., Li J., Zhang C., Zhang Y. Analysis of Radial Force and Vibration Energy in a Centrifugal Pump //
Mathematical Problems in Engineering. 2020. Vol. 6. DOI: 10.1155/2020/6080942.
7. Ivanov A. V., Strizhenok A. V. Efficiency of Dust Suppression with Aerosol Gung-s-Fogging Machines with
Air-and-Fluid Jets // Journal of Mining Science. 2017. Vol. 1. P. 176–180. DOI: 10.1134/S1062739117011994.
8. Kovshov S. V., Kovshov V. P. Aerotechnogenic Evaluation of the Drilling Rig Operator Workplace at the
Open-Pit Coal Mine // Ecology, Environment and Conservation Journal. 2017. Vol. 23, no. 2. P. 897–902.
9. Li Q., Li S., Wu P., Huang B., Wu D. Investigation on Reduction of Pressure Fluctuation for a
Double‑Suction Centrifugal Pump // Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2021. Vol. 34, no. 12. P. 2–18.
DOI: 10.1186/s10033-020-00505-8.
10. Li X., Chen H., Chen B., Luo X., Yang B., Zhu Z. Investigation of Flow Pattern and Hydraulic
Performance of a Centrifugal Pump Impeller through the PIV Method // Renewable Energy. 2020. August. DOI:
10.1016/j.renene.2020.08.103.
11. Novakovsky N. S., Bautin S. P. Numerical Simulation of Shock-Free Strong Compressionofld Gas
Layer // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 894, no. 1. DOI: 10.1088/1742-6596/894/1/12067.
12. Wang C., He X., Shi W., Wang X., Qiu N. Numerical Study on Pressure Fluctuation of a Multistage
Centrifugal Pump Based on Whole Flow Field // AIP Advances 9. 2019. DOI: 10.1063/1.5049196.
13. Ye W., Huang R., Jiang Z., Li X., Zhu Z., Luo X. Instability Analysis under Part-Load Conditions in
Centrifugal Pump // Journal of Mechanical Science and Technology. 2019. Vol. 33, no. 1.·DOI: 10.1007/s12206-
018-12-y.
14. Ye W., Zhu Z., Qian Z., Luo X. Numerical Analysis of Unstable Turbulent Flows in a Centrifugal Pump-
Impeller Considering Curvature and Rotation Effect // Journal of Mechanical Science and Technology. 2020.
Vol. 34, no. 7. DOI: 10.1007/s12206-020-0619-0.
15. Zhang N., Gao B., Wang X., Liu X., Ni D. Effects of Cutting the Blade on the Performance and Pressure
Pulsation of a Centrifugal Pump // Energy Science Engineering. 2020. Vol. 8, no. 5. DOI: 10.1002/ese3.608.
16. Zhang N., Jiang J., Liu X., Gao B. Effect of the Staggered Impeller on Reducing Unsteady Pressure
Pulsations of a Centrifugal Pump. DOI: h10.21203/rs.3.rs-308478/v1. URL: http://www.researchsquare.com
(дата обращения: 11.09.2023). Текст: электронный.
17. Zhang N., Ni D., Jiang Q. Unsteady Flow Structure and Its Evolution in a Low Specific Speed Centrifugal
Pump Measured by PIV // Experimental Thermal and Fluid Science. 2018. Vol. 97. P. 133–144. DOI: 10.1016/j.
expthermflusci.2018.04.013. |
