книги из ГПНТБ / Упоров, Н. Г. Землесосные снаряды и перекачивающие установки учебник

§ 39. Контрольно-измерительные приборы

М а н о м е т р , в а к у у м м е т р и м а н о в а к у у м м е т р , яв­ ляющиеся основными приборами, которые определяют режим рабо­ ты грунтового насоса, несмотря на простоту устройства, часто выхо­ дят из строя в связи с неправильной их установкой. Это приводит к осложнениям при управлении земснарядом.

Основной частью манометра (рис. 74, а и б) является изогнутая полая пружина 1, соединенная с трубопроводом посредством при­ паянного к ней резьбового штуцера 5. Конец этой пружины повод­ ком и зубчатым сектором 4 соединен с цилиндрической шестеренкой, которая посажена на ось стрелки 2, указывающей на деления шка­ лы 3.

При подаче давления к штуцеру воздух в полой пружине сжимается и расправляет ее, при этом поводок поворачивает сек­ тор, а связанная с секто­ ром шестерня поворачи­ вает стрелку вправо. Чем выше подведенное давле­ ние, тем больше распрям­ ляется пружина и, следо­ вательно, стрелка сдви­

ра, только его шкала размечена в противоположном направлении, а стрелка движется влево, так как при разрежении пружина сги­ бается по сравнению с первоначальным положением. Мановакуум­ метр позволяет измерить как разрежение, так и избыточное давле­ ние. Ноль на его шкале занимает промежуточное положение на не­ котором расстоянии от начала шкалы, взятом пропорционально значению максимально допустимого давления для данного мано­

121

метра. Например, для измерения давления до 1 атм ноль будет на­ ходиться на середине шкалы; для измерения давления до 10 атм — на ’/и от начала шкалы.

Прибор подбирают из расчета полуторного максимального дав­ ления, развиваемого грунтовым насосом.

Для предохранения манометра от воздействия гидравлического удара его присоединяют между напорным патрубком грунтового на­ соса (рис. 74, в) и обратным клапаном. Во избежание засорения от­ водных трубок отбор давления и вакуума следует выполнять в виде вертикального патрубка диаметром 3—4", длиной 800—1000 мм, к верхней части которого присоединяется отводная трубка мини­ мального диаметра (ее общий объем не должен превышать 10% объема отборника) с штуцером для манометра или вакуумметра. Образующаяся в верхней части отборника воздушная подушка за­ щищает вход в отводящую трубку от засорения.

На выходе из отборника перед отводной трубкой устанавливают пробковый кран для регулирования скорости прохождения воздуха (демпфирования прибора).

Г л у б и н о м е р (рис.75) служит для указания глуби­ ны разработки от горизонта воды в водоеме. Простей­ ший глубиномер представ­ ляет собой тяжелую метал­ лическую рейку 1 с деления­ ми, подвешенную на троссе 4 диаметром 1—3 мм, который закреплен на ра­ ме 5 рыхлителя и проходит через ролики 3 на стенке рубки управления. При опу­ скании рамы рыхлителя рей­ ка поднимается на тросе. Глубину разработки отсчи­

роля положения напорной тележки относительно крайних положе­ ний, а также контроля за величиной подачи земснаряда вперед или назад.

По аналогии с глубиномером указатель выполнен в виде тяже­ лой рейки с делениями, подвешенной к двухили трехкратному по­ лиспасту на конце троса. Трос прикреплен к стойке портала напор­ ной сваи. При движении тележки назад трос натягивается и рейка поднимается. Отсчет расстояния ведется от указателя, закрепленно­ го на стене рубки.

С ч е т ч и к ч а с о в ч и с т о й р а б о т ы автоматически учиты­ вает число часов работы грунтового насоса. Он состоит из маломощ­

122

ного синхронного электродвигателя СД-2, приводящего в движение через червячную передачу счетный механизм. Счетчик СВ-4 под­ ключается через блок-контакты к пусковым реостатам двигателя грунтового насоса и включается в работу одновременно с включени­ ем двигателя, производя отсчет времени (в часах) нарастающим

итогом.

Показания амперметра, вакуумметра, манометра являются косвенными характеристиками технологического процесса при гид-

ляется основным прямым показателем эффективности работы зем­ снаряда. Все существующие консистометры можно разделить на три основные группы: основанные на взвешивании некоторого оп­ ределенного объема пульпы, на определении разности давления в различных точках пульпопровода, на измерении некоторых физи­ ческих величин. Последние практического применения в нашей стра­

3—4-м понтоне плавучего пульпопровода, и указателя //, размещае­ мого в рубке управления земснаряда. При прохождении пульпы по плавучему пульпопроводу понтоны его под действием массы пульпы имеют осадку, при этом, чем больше масса пульпы (чем больше кон­ систенция пульпы), тем больше будет осадка понтонов. Таким об­ разом, осадка понтона пропорциональна консистенции пульпы. Принцип измерения осадки понтонов плавучего пульпопровода по­ ложен в основу консистометра И-7.

Измеряется осадка понтона при помощи поплавка 3, лежащего на поверхности воды, и шкива 4 с контргрузом 6, соединенных гиб­ кой нитью 10. Шкив 4 укреплен на валу сельсина 5 датчика.

При увеличении осадки понтона плавучего пульпопровода нить 10 ослабевает и противовес 6 (груз), опускаясь вниз, поворачивает ротор сельсина 5 на некоторый угол. Сельсин 5 датчика, соединен­ ный пятижильным кабелем с сельсином 1 указателя II, поворачи­ вает ротор на точно такой же угол и в том же направлении, а стрел­ ка, укрепленная на валу ротора сельсина 1, показывает на шкале 2 величину консистенции пульпы, соответствующую данной осадке звена плавучего пульпопровода. На шкале нанесены значения объ­ емной массы пульпы (в т/м3) и насыщения пульпы грунтом (в про­ центах по объему). При работе земснаряда на чистой воде стрелку указателя устанавливают на нуль.

Датчик консистометра состоит из цилиндрического корпуса 7, в котором помещен поплавок 3. В дно корпуса врезан патрубок 11 с поворотным клапаном 12 для пропуска воды в корпус датчика. Патрубок с клапаном устраняет влияние возможной волны в водо­

123

еме на поплавок датчика, что исключает возможные искажения в показании консистенции при волне. На верхнем фланце корпуса за­ креплена дисковая диафрагма 8, на которой смонтирован сель­ син 5 со шкивом 4 и контргруз 6. Корпус закрыт герметической крышкой 9. Шкив 4 имеет две трапецеидальные канавки, в одной из них (по большому радиусу) закреплена нить 10 подвески поплавка, а в другой (по меньшему радиусу) — нить контргруза 6.

/ — датчик, / / — указатель; / — сельсин указателя, 2 — шкала. 5 — поплавок, 4 — шкив, 5 — сельсин датчика, б — груз, 7 — корпус, 5 — диафрагма, Р — крышка, /б — нить, И — патрубок, 12 — клапан

Консистометр И-7 прост по конструкции и в эксплуатации, но имеет недостатки — не может быть применен при отрицательной температуре, запаздывание в показаниях консистенции (до 20 с), искажения в показаниях при заилении плавучего пульпопровода.

124

Из второй группы наибольшее распространение получил конси­ стометр Диминского (рис. 77), основанный на непрерывном изме­ рении манометром 2 перепада давления в вертикальном или наклон­ ном участке пульпопровода 6, обусловленного массой грунта в пуль­ пе. Шаровый датчик 5 давления предназначен для компенсации

Рис. 77. Принципиальная схема установки консистометра Диминского:

гидравлических потерь на трение в пульпопроводе между точками подключения прибора за счет использования части скоростного на­ пора. Воздухоотделитель удаляет воздух, попавший в каналы при­ бора. Нуль на шкале прибора устанавливается изменением угла на­ клона шарового датчика при работе земснаряда на воде.

125

ном блоке 9, что улучшило условия работы по сравнению с ранее выпускаемой конструкцией снарядов, снизило вибрацию благодаря увеличению массы основания.

Вместе с грунтонасосным агрегатом в бескаркасной обстройке 1, собранной из деревянных щитов, смонтированы всасывающий 8 и на­ порный 14 пульпопроводы и агрегат 17 вспомогательного насоса с электродвигателем и бачком самозалива. Пульпопроводы уком­ плектованы выполненными из стального литья сальниковым ком­ пенсатором, обратным клапаном и задним сальниковым шарниром.

Вагрегате 17 всасывающая труба представляет собой свободно висящий шланг с сеткой на конце. В случае засорения сетки конец шланга поднимают из воды и сетку очищают.

Вмашинном зале размещены распределительное устройство 16 типа РВНО-6 для пуска двигателя грунтового насоса, верстак 21 для слесарных работ при ремонте агрегатов и шкаф 22 для хране­ ния спецодежды. К фермам крыши подвешены двутавры, по кото­

рым передвигается ручная кран-балка 2 грузоподъемностью 2 т, применяемая при ремонтных работах на земснаряде.

Вметаллической рубке 3 расположены два пульта 4 с кнопками

ипереключателями для дистанционного управления агрегатами и наблюдения за режимом работы земснаряда.

Вносовой прорези корпуса на специальных опорах смонтирован механический двухроторный (однороторный) рыхлитель 7. Конец всасывающей трубы через специальный шаровой шарнир соединяет­ ся с всасывающей линией грунтового насоса.

Рама рыхлителя посредством пятикратного полиспаста подзе-

шена к стреле 6, закрепленной пальцами в шарнирах на торцах передних коробок корпуса. Растяжки стрелы также пальцами за­ креплены в опорах, приболченных к палубе.

Подъем и опускание грунтозаборного устройства осуществляют­ ся электрической лебедкой 5, установленной на специальном поста­ менте под рубкой управления. На этом же постаменте смонтирова­ ны правая и левая папильонажные лебедки 18 для перемещения земснаряда по прорези посредством тросов, проходящих с бараба­ нов лебедок через подвешенные к раме рыхлителя папильонажные блоки 19 к якорям.

Лебедки оборудованы крановыми электродвигателями, которые управляются контроллерами, установленными в рубке. Это позво­ ляет в некоторых пределах регулировать число оборотов барабанов лебедок и, следовательно, скорость движения троса, перемещающе­ го земснаряд.

Рама грунтозаборного устройства рассчитана также на уста­ новку однороторного ковшового рыхлителя с бункером, фрезерного рыхлителя или щелевого наконечника с гидрорыхлителем.

На кормовой части корпуса в прорези между правой и левой задними коробками смонтирован блок вертикальной и горизон­ тальной направляющих напорного свайного хода. В этих направ­ ляющих передвигается тележка с напорной сваей 12, вокруг кото­ рой совершаются рабочие перемещения земснаряда при разработ-

127

в

ке забоя. Передвижение тележки к корме сообщает корпусу движе­ ние вперед, в результате чего происходит подача грунтозаборного устройства на ширину срезаемой концентрической ленты грунта.

Во время передвижения тележки вперед (в исходное положение) земснаряд фиксируется прикольной сваей 24. Подъем и опускание свай производятся сваеподъемными лебедками.

У проемов задней торцовой стены обстройки установлены высо­ ковольтное распределительное устройство 23 с трансформаторной подстанцией 180 кВа и низковольтное распределительное устройст­ во 15, питающие электродвигатели грунтозаборных папильонажных и вспомогательных устройств.

На конце рамы напорного свайного хода установлены кормовой сальниковый шарнир, соединяющий напорный пульпопровод зем­ снаряда с плавучим, и переходной мостик 13.

С 1974 г. будет изготавливаться землесосный снаряд 16Гру-8 (200-50), также оборудованный роторным ковшовым рыхлителем

инапорным свайным ходом. Кроме того, он может быть оснащен фрезерным рыхлителем для разработки грунта на глубину до 12 м

ивсасывающей трубой с кольцевым эжектором для разработки

грунта на глубину до 25 м.

Корпус снаряда полутрюмного типа, в связи с увеличением глу­ бины разработки имеет большую длину (25 м), чем корпус земле­ сосного снаряда ЗГМ-1-350. В передней части корпуса размещены мастерские и бытовые помещения.

Характеристика землесосного снаряда 200-50 приведена в табл. 4.

Г Л А В А х и .

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЗЕМЛЕСОСНЫЕ СНАРЯДЫ

При работе земснаряда наблюдается значительная неравномер­ ность технологического процесса разработки грунта.

Неравномерные обрушения подводного откоса, подтекание грун­ та к грунтозабору, разнородное строение и состав грунта, наличие камней, топляков и других крупных включений, тип грунтозаборно­ го устройства, способ разработки подводного забоя, квалификация машиниста и ряд других причин определяют технологический про­ цесс и эффективность разработки подводных забоев плавучими зем­

снарядами.

В отличие от выполнения земляных работ сухоройными меха­ низмами и гидромониторно-землесосным способом, когда процесс разработки грунта является видимым, при разработке грунта зем­ снарядами в подводном забое машинист не может непосредственно наблюдать, как поступает грунт в грунтозаборное устройство, и судит об этом только по косвенным признакам: вакуумметру, ам­ перметрам электродвигателей грунтового насоса и привода рыхли­ теля (при разработке связных грунтов).

130

Исследования и анализ работы земснарядов при ручном управ­ лении показывают, что консистенция пульпы, в основном опреде­ ляющая эффективность работы земснарядов, как правило, непре­ рывно изменяется до 0 до 20—25%, а иногда до 30—40% (рис. 80). При превышении допустимой величины консистенции образовы­ ваются отложения грунта в пульпопроводах, что требует длитель­ ной промывки их водой, а иногда пульпопроводы забиваются грунтом.

Для обеспечения равномер­ ного и наиболее эффективного грунтозабора необходимо не­ прерывное оперативное регули­ рование технологического про­ цесса работы земснаряда. При ручном управлении выполнить это условие чрезвычайно труд­ но: необходимо непрерывное и напряженное внимание маши­ ниста в течение всей рабочей смены. Наибольший эффект в выборе и поддержании высоко­ производительных режимов ра­ боты земснаряда достигается

путем автоматизации его управления.

В нашей стране создано три основные принципиальные системы автоматизации управления земснарядами: Министерства транспорт­ ного строительства СССР (Минтрансстрой), Министерства энерге­ тики и электрификации СССР (Минэнерго) и Министерства мон­ тажных и специальных строительных работ СССР (Минмонтажспецстрой).

Система автоматизации Минтрансстроя СССР смонтирована на серийно выпускаемом землесосном снаряде 12А-4. Основным пара­ метром для автоматического регулирования является вакуум во всасывающем пульпопроводе грунтового насоса, а давление в на­ порном пульпопроводе и токовая нагрузка привода грунтового на­ соса являются ограничивающими параметрами.

Эта система автоматизирует следующие операции: пуск земсна­ ряда в работу; разработку и транспортирование грунта; обход препятствий; остановку земснаряда.

При автоматическом пуске земснаряда в работу подается преду­ предительный звуковой сигнал, рама рыхлителя опускается на глу­ бину 1,5—2 м, включается вспомогательный насос и заполняются водой всасывающая линия и корпус грунтового насоса. Затем от датчика заполнения водой, установленного на всасывающей линии грунтового насоса, подается команда на включение магнитной станции управления двигателем грунтового насоса, после чего включается двигатель грунтового насоса и с некоторой выдержкой по времени — двигатель рыхлителя. Все эти операции выполняют­ ся в строгой последовательности.