kk kk kk kk kk kk kk kk ru kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk ru ru ru ru ru
Өндірістегі аспирациялық жүйе жұмысының тиімділігін жоғарылату жолдары
Н.Р. ЖОЛМАҒАМБЕТОВ, КА және ЕҚ кафедрасының доценті, т.ғ.к.,
Н.Ә. МЕДЕУБАЕВ, Қ және ДӨ кафедрасының доценті, т.ғ.к.,
Н.Н. ӘКІМБЕКОВА, КА және ЕҚ кафедрасының доценті, т.ғ.к.,
С.Р. ЖОЛМАҒАМБЕТОВ, ҚазКСЖДИ бөлім бастығы, сарапшы, т.ғ.к.,
М.Н. ЖҰМАБЕКОВ, КА және ЕҚ кафедрасының оқытушысы,
Кілт сөздер: шаңбөлшектері, желдету, аспирация, ауа ағыны, ауақұбырлары, газ, қауіпсіздік, дисперсия.
спирациялық жүйенің техникалық көрсеткіштерін қалай ұтымды таңдап алса да, өндірістік тәжірибеде ауақұбыры ішіне шаңбөлшектерінің отырып қалуын толықтай болдырмау мүмкін емес. Алайда, әртүрлі тәсілдерді қолдану арқылы, шаңбөлшектерінің отырып қалу қарқындылығын төмендету жолдарын қарастыруға болады. Аспирациялық жүйенің ауақұбыры ішіне шаңбөлшектерінің отырып қалу қарқындылығын азын-аулақ төмендетудің өзі, жүйе жұмысының тоқтаусыз жұмыс істеу уақытын едәуір ұзарта түседі.
Шаңбөлшектерінің жазық беттермен көп уақыт түйісіп жатып қалуы нығыздалуға әкеледі, мұндай көріністің пайда болуы, түйісу аумағындағы капиллярлық конденсация және жазықтық бетінің тотығуының пайда болуынан, адгезия күшінің өсуіне әкеледі. Жоғарғы қабатта шоғырланған бөлшектердің әсерінен төменгі қабат деформацияланып, нығыздала түседі. Сондықтан, ауақұбырларындағы шаңбөлшектерінің нығыздалып отырып қалуын болдырмау үшін, оны белгілі бір уақытта тазалап отыру қажет [1,2].
Өндірістегі аспирациялық жүйелердің ауақұбырлары ішіне шаңбөлшектерінің отырып қалуын болдырмау немесе алдын алу жолдары бойынша жүргізілген көптеген ғылыми зерттеу жұмыстарының нәтижелері бойынша, қолданылып жүрген әдістер мен құралдар толықтай проблеманы шешті деп айту ертерек. Себебі, құбыр ішін отырып қалған шаңбөлшектерінен тазалау, желдету жүйесін толықтай тоқтатып, құбырларды өзара жалғап тұрған фланцтерді ағыту арқылы жүргізіледі. Алайда ауақұбырларының орналасу биіктігіне және технологиялық құрылғылармен аралас орналасуына байланысты, ауақұбырының ішіне отырған шаңқабатынан тазарту жұмыстарын жүргізу көп уақыт алады және өте қауіпті. Сонымен қатар, тазалау жұмыстарын толығымен аяқтағанша, барлық технологиялық процесс тоқтатылады, бұл дегеніміз өнеркәсіптің өнімділігіне кері әсерін тигізеді. Ауақұбыры ішіне отырып қалған шаңқабатын уақытында тазаламау, жүйенің аэродинамикалық кедергісін жоғарылатып, желдету жүйесінің өнімділігін төмендетеді [1].
Шаңбөлшектерінің құбыр ішіне отырып қалуын болдырмау және жою жолдары мынадай принциптерге негізделген:
отырған шаңды механикалық құралдарды қолдану арқылы тазалау;
тасымалданатын шаңбөлшектерінің өзара түйісуіне байланысты, шаңбөлшектерінің механикалық қасиеттерін ескере отырып басқару;
ауақұбырларының аэродинамикалық көрсеткіштерін басқару арқылы.
Ауақұбырларының ішіне отырып қалған шаңбөлшектерін механикалық жолмен немесе күрекше көмегімен қолмен тазалау үшін, ауақұбырларының көлденең орналасқан аймақтарында 3-5м аралығында құбырдың бұрылатын немесе сүйір бұрыштарын тазалауға арналған тесіктер қарастырылады. Құбыр ішіне отырып қалған шаңды тазарту үшін керекті мұндай тесіктердің қажетті санын қамтамасыз ету, аспирациялық жүйенің құнын өсіріп қана қоймай, оны іске асыру жұмыстарының қиындығын және қауіптілігін туғызады. Аспирациялық жүйені пайдалану барысында пайда болуы мүмкін саңылаулар немесе қақпақтардың дұрыс жабылмауынан сырттан ауа сорылып құбыр ішіндегі шаңбөлшектерін тасымалдауға қажетті ауа ағыны жылдамдығы төмендейді [3,4].
Аспирациялық желілерді механикалық тазалау жүйені толықтай немесе жартылай бөлшектеу арқылы жүргізіледі. Механикалық тазалау күрекше немесе басқа заттардың көмегімен немесе сығылған ауамен үрлеп отырған шаңбөлшектерін тазалау арқылы іске асырылады [2].
Сондай-ақ, ғылыми-зерттеу жұмыстарының нәтижелері көрсеткендей, адгезиялық қасиеті жоғары шаңбөлшектерге, адгезиялық қасиеті төмен шаңбөлшектерін қосып тасымалдау кезінде, шаңның ауақұбыры ішіне отырып қалу қарқындылығының төмендейтіндігі анықталған. Себебі, адгезиялық қасиеті төмен шаңбөлшектері, шаңқабатындағы бөлшектердің өзара адгезиялық-аутогезиялық байланысын төмендетіп, ауа ағынының әсері кезінде адгезиялық қасиеті жоғары шаңбөлшектердің ұшқындауына әсер еткен [4].
Мысалы, аспирациялық жүйенің ауа ағыны жылдамдығы 7,5м/с ауақұбырындағы шаң-ауа ағынына, арасалмағы 1:1 графит-извест шаңбөлшектерін қосып тасымалдау барысында, 120сек кейін отырған шаңқабатының биіктігі 0,019м төмендегені байқалған. Алайда бұл әдісті тек қана әртүрлі цехтардан бір мезгілде, ортақ ауақұбыры арқылы тасымалданатын әртүрлі шаңбөлшектері қасиеттеріне байланысты, орталықтандырылған аспирациялық жүйелерде ғана қолдану тиімді [4].
Сусымалы материалдардың ең басты мінездемелерінің бірі, бөлшектердің табиғи еңкіш бұрышы және ішкі өзара үйкеліс бұрышы болып табылады. Олар шаңбөлшектерінің түріне, гранулометриялық құрамына және шаң қабаттарындағы шаңбөлшектерінің өзара әсеріне байланысты болады. Шаңбөлшектерінің мұндай қасиеттерін, ауақұбыры ішіне отырып қалуын болдырмау мақсатында қолдануға болады. Көптеген зерттеулерде, ауақұбырларының кейбір аймақтарын тасымалданатын шаңбөлшектерінің табиғи еңкіштік бұрышы бойынша орналастыру ұсынылады [4,5].
Шаңбөлшектерінің ауақұбыры ішіне отырып қалуын болдырмау үшін, ауа ағыны жылдамдығы мен ауақұбырының еңкіш орналасуы арасындағы арақатынасты дұрыс таңдау болып табылады. Егер де, ауақұбыры өсінің көлденең жазықтыққа қатысты орналасу бұрышы 60°-тан кем болса, ауа ағыны жылдамдығы 22-25м/с, ал 60°-тан жоғары болса, ауа ағыны жылдамдығы 18-20м/с болған кезде, аспирациялық жүйе нәтижелі жұмыс істейді деп есептеледі.
Бұл әдістің кемшілігі, ұнтақтау немесе сұрыптау цехтарында қолданылатын құрылғылар көлемінің тым үлкен болуынан, ауақұбырларын қажетті бұрыштар бойынша орналастыру қиындық туғызады.
Сондай-ақ, шаңбөлшектерінің ауақұбырлары ішіне отырып қалуынан, шаңқабатының пайда болуын алдын алу үшін, мынадай екі әдіс ұсынылады. Біріншісі, ауақұбыры ішіне темірден жасалынған гильза немесе шұлықты орналастыру арқылы шешу жолы қарастырылған (1-сурет). Гильзаның қабырғасына жабысқан шаңбөлшектерінің мөлшері көбейген кезде, гильзаны алып тастауға немесе тазалап қайта салуға болады [4].
1 – ауақұбыры; 2 – гильза немесе шұлық; 3 – құбырлардың өзара қосылатын жері
1-сурет – Ауақұбыры ішіне гильза орналастыру
Екіншісі, ауақұбырының ішіне құбырлардың өзара жалғанатын тұстарына қыстыру арқылы шұлық (полиэтилен пленка, қағаз, картон, (қатырма қағаз) руберойт т.б.) орналастыру. Шаңбөлшектерінің жабысып қалу мөлшеріне байланысты, шұлық айырбасталып отырады. Бірінші әдісті барлық ауақұбырлары үшін қолдануға болса, екіншісін тек газдың төмен температурасы кезінде қолданады. Екі әдісте құбырлардың өзара жалғанысының тез ағытылып, жиналуын қажет етеді [2].
Ыстық шаңдалған газды суық ауақұбырлары арқылы тасымалдау кезінде шаңбөлшектерінің конденсацияланып булануынан, құбыр қабырғасына отырып, жабысып қалуы жиі кездеседі. Мұндай жағдайда тасымалданатын шаңбөлшектерін алдын ала кептіріп алу немесе ауақұбырын жылу өткізбейтін материалдармен қаптап шығу ұсынылады.
Ауақұбыры ішіндегі ылғалдылықты жоғарылатпау үшін, оларды шық нүктесі температурасынан 10°С жоғары ғимараттарда орналастырады немесе жылу өткізбейтін материалдармен қаптайды.
Ылғалды шаңбөлшектерінің жабысқақтығын азайту үшін, ауа-шаң қоспасына ниогрин немесе керосин қосу арқылы, шаңбөлшегінің ауақұбыры қабырғасына жабысып қалу мүмкіндігін азайту ұсынылады. Бірақ, керосин буымен ауа қосылып жарылғыш қоспа құрап, ауақұбырларының қабырғасында пайда болуы мүмкін электростатикалық разрядтардың әсерінен жарылысқа әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, ауақұбыры ішінің төменгі бөлігінде штуцерлер мен тұйықтықтардың болмауын естен шығармаған жөн, себебі олар шаңбөлшектерінің отырып қалуына септігін тигізеді. Қажет болған жағдайда құбырдың жоғарғы бөлігіне орналастыру ұсынылады.
Циклондар мен ауақұбырларының ішін қандай мезгілде, қанша уақыттан кейін тазалап отыруды нақты анықтау мүмкін емес. Мысалы, кепкен шлак немесе клинкер шаңбөлшектерін тасымалдаған кезде құбырлар бірнеше ай бойы тазалаусыз жұмыс істесе, шаңбөлшектері ылғалды және жабысқақ болған кезде, бірнеше сағаттан кейін құбырларды тазалау қажет болады. Циклондар мен ауақұбыры қабырғаларына жабысып қалған шаңбөлшектерін уақытында тазаламау кейіннен үлкен қиындық туғызуы мүмкін. Сондықтан циклондар мен ауақұбырларын отырып қалған шаңбөлшектерінен тазарту уақытын, желдету жүйесін өндірісте қолдану барысында ғана нақты анықтауға болады [1,3].
Осы бағытта жүргізілген көптеген ғылыми зерттеу жұмыстарының бірінде, ауақұбыры 1 өсі бойында орналастырылған, алдыңғы 2 және артқы 4, екі пластиналары гайка 3 арқылы бекітіліп, ұстаптұрғыш 6 арқылы жалғасқан. 6 винты пластинамен шарнир 5 көмегімен байланысқан (2-сурет). Жұмыс істеу принципі, жүйенің қалыпты жұмыс істеуі кезінде 2 және 4 пластиналары жоғары көтерулі болады, ал құбыр ішіне шаңбөлшектерінің отырып қалуы байқалғанда, 2 және 4 пластиналарын тіреуіштер көмегімен қажетінше төмен түсіріп, құбыр ішінің көлденең қимасы ауданының азаюы нәтижесінде, құбыр ішіндегі ауа ағыны жылдамдығы күшейіп, отырып қалған шаңбөлшектерін ұшырып әкету мүмкіндігі пайда болады [3].
Бұл әдістің кемшілігі, құбыр ішіндегі пластина бетіне (қандай жағдайда орналасса да) шаңбөлшектерінің жабысып жиналып қалуы мүмкін және мұндай ауақұбыры арқылы жарылғыштық қаупі бар шаңбөлшектерін тасымалдау қауіпті.
1 – ауақұбыры; 2 – алдыңғы пластина; 3,5 – шарнир; 4 – артқы пластина; 6 – тіреуіш
2-сурет – Ауақұбыры көлденең қимасының ауданын кішірейту арқылы шаңбөлшектерінің құбыр ішіне отырып қалуын болдырмау
Үздіксіз тазалаудың классикалық үлгісі өзін-өзі тазалайтын құбырлар болып табылады (3-сурет). Өзін-өзі тазалайтын құбырлардың түрлері мынадай; құбырдың төменгі бөлігіне күрекше транспортер орналастырылған (3а-сурет), құбыр қабырғаларының төменгі бөлігіндегі саңылаулар арқылы сырттан қосымша ауа сору арқылы тасымалдау әдісі (3б-сурет), сондай-ақ, құбырдың астыңғы бөлігінен сығылған ауа көмегімен үрлеу арқылы бөлшектердің отырып қалуын болдырмау қарастырылған (3в-сурет) [2].
Бұл әдістердің кемшіліктері, күрекше транспортер қолдану үшін ауақұбырларының диаметрі үлкен болуы керек, мұндай құбырларды өндіріс бөлмесінде орналастыру мүмкіндігі қиындық туғызады және қосымша үлкен қаражатты қажет етеді. Ал 3,б-суретіндегі қондырғыны қолдану кезінде, саңылаулардан сыртқа ұсақ шаңбөлшектерінің шашырауы мүмкін. Ал 3,в-суретіндегі қондырғыны қолдану кезінде, шаңбөлшектерін сығылған ауамен үрлеу барысында, ауа ағынының құбыр бойымен біркелкі таралмауынан, тесіктерді шаңбөлшектерінің бітеп тастауы мүмкін [4].
Жоғарыда келтірілген проблеманы шешудің жолдарын қарастырып, олардың нәтижелерін сараптай келе, мынадай қорытынды шығаруға болады:
- ауақұбырларын мүмкіндігінше көлденең жазықтықта орналастыруға болмайды, себебі, шаңбөлшектерінің құбыр ішіне отырып қалуы жиі байқалады. Сондықтан, ауа ағыны жылдамдығы мен ауақұбырының еңкіш орналасуы арасындағы арақатынасты дұрыс анықтау керек;
- аспирациялық жүйенің нәтижелі және тиімді жұмыс істеуі үшін, оны шаңдағыш құрылғыны іске қосардан бұрын қосып, жұмыс аяқталғаннан кейін тоқтату керек, сонымен қатар, шаңданатын орындардың дұрыс қымталуын қамтамасыз ету қажет;
- бір жағынан, жоғары ауа ағыны жылдамдығы ірі шаңбөлшектерінің тасымалдануын қамтамасыз етсе, екінші жағынан, құбырдың мерзімінен бұрын тозуына және жарылғыш шаңбөлшектерінің жану немесе жарылу қауіптілігін жоғарылатады, сондықтан ауақұбырларындағы шаңбөлшектерін тасымалдауға қажетті ауа ағыны жылдамдығын дұрыс таңдап алу қажет;
1 – коллектор; 2 – тарам; 3 – ауа кіруге арналған саңылаулар: а – күрекшелер; 1 – коллектор; 2 – тарамдар; 3 – қыратын транспортер; б – түтікті; в – сығылған ауа көмегімен; 1 – коллектор; 2 – ауа түтікшелері; 3 – сығылған ауаға арналған құбыр
3-сурет – Үздіксіз тазаланатын ауақұбырлары
- тасымалданатын шаңбөлшектерінің көрсеткіштері мен қасиеттерін (өлшемі, пішіні, түрпілігі, жабысқақтығы, дисперсиялық құрамы, т.б.) және ауақұбырының көрсеткіштерін (ұзындығы, диаметрі, бұрылыстар, диффузор, конфузор т.б) ескере отырып, шаңбөлшектерінің құбыр ішіне отырып қалуын болдырмау немесе алдын алу жолдарын қарастыру қажет.
Терентев Н.В., Курников А.А. Результаты исследования критических скоростей движения твердых частиц в горизонтальных воздухопроводах. – В кн.: Тр. ВНИИ ж.д. трансп. Вып. 526. М.;1974. – С. 45-85.
Медников Е.П. Миграционная теория осаждения аэрозольных частиц из турбулентного потока на стенках труб и каналов // Докл. АН СССР. 1972. Т. 206. № 1. – С. 51-54.
Омаргалиева С.А. Результаты экспериментальных исследований налипаемости пыли в аспирационных системах. – В кн.: Горное дело. Труды Каз ПТИ. Выпуск II. Алма-Ата, 1975. – С. 195-200.
Омаров К. К определению скорости движения твердых частиц в воздушном потоке. В сб.: Энергетика и электрофикация. Выпуск I. Алма-Ата, 1971. – С. 130-134.
Шетопалько И.Г. О величине оптимальной скорости при транспортировании пыли железного порошка в аспирационных воздухопроводах. – В сб. Предупреждение внезапных воспламенений порошков и взрывов газодисперсных систем. –Наукова думка. Киев, 1975. – С. 172-178.