автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Повышение эффективности работы перегрузочных устройств горнотранспортного оборудования в условиях низких температур с использованием электронагрева

5Г5 ОД

І

/ 6 НЮ»' НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМЫ НАУК УКРАЇНИ

ШСТІЇТУТ ГЕОТЕХНІЧНОЇ МЕХАНІКИ

УДК 621.365:550

ГРІФФЕН Олександр Леонідович

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ ПЕРЕВАНТАЖУВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ГІРНИЧОТРАНСПОРТНОГО УСТАТКУВАННЯ В УМОВАХ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР З ВИКОРИСТАННЯМ ЕЛЕКТРОНАГРІВУ

Спеціальність: 05.05.06 — «Гірничі машини»

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дніпропетровськ— 1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в інституті геотехнічної механіки Національної академії наук України

Науковий керівник - доктор технічних наук МОНАСТИРСЬКИЙ Віталій

Офіційні опоненти: доктор технічних наук ВОЛОШИН Олексій Іванович, завідуючий відділом ИТМ НАН України;

Провідна організація - Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”, кафедра гірничої електромеханіки.

спеціалізованої вченої ради Д 08.188.01 при інституті геотехнічної механіки НАН України за адресою: 320095, м. Дніпропетровськ-95, вул.

Симферопольська, 2-а. '

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці інституга геотехнічної механіки НАН України за адресою: 320095, м. Дніпропетровськ-95, вул. Симферопольська, 2-а.

Федорович, старший науковий співробітник ІГТМ НАН України

кандидат технічних наук ТРОЩИЛО Віктор Степанович, доцент кафедри руднічного транспорту НГАУ.

Захист 1998 р. о ' год. на засіданні

1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат технічних наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Одним з факторів, що обумовлюють відносно високу рентабельність підприємств з веденням гірничих робіт відкритим способом, є використання високопродуктивного гірничотранспортного устаткування безперервної дії. Однак у ряді регіонів, в тому числі і в Україні, ефективність його використання знижується за рахунок впливу несприятливих кліматичних умов. В зимовий період збільшується число непланованих простоїв, що значно знижує коефіцієнт використання цього устаткування порівняно з теплим періодом року.

„ Наприклад, неплановою простої видобувних роторних екскаваторів, що експлуатуються на розрізах в умовах помірного клімату України, складають 1213% календарного часу, а в суворих умовах Уралу, Казахстану та Сибіру — 1537%. Значний процент непланованих простоїв пов'язаний з залпибовкою вузлів перевантаження через намерзання та налипання гірничої маси на їх робочі поверхні Навіть при середньорічній температурі південних областей України +9,2°С простої з цих причин складають 10% від непланованих.

Уникнути намерзання гірничої маси на робочі поверхні вузлів перевантаження можна, якщо підгримувати на них додатні значення температури, наприклад, за допомогою електронагріву. Тому актуальним є дослідження та опрацювання ефективних систем електрообігріву вузлів перевантаження гірничотранспортного устаткування безперервної дії на основі нових технічних рішень та матеріалів. Системи електронагріву об'єктів такого роду, які сьогодня існують, не забезпечують рівномірності температури на поверхнях, що знижує ефективність електронагріву та збільшує енерговитрати.

Мета роботи — підвищення ефективності роботи гірничотранспортного устаткування шляхом науково-обгрунтованого вибору типу та параметрів електронагрівальних пристроїв вузлів перевантаження і зниження їх простоїв через намерзання гірничої маси. Для досягнення поставленої мети сформульовані такі задачі:

1. Дослідження впливу різноманітних факторів на надійність завантажувальних пристроїв стрічкових конвейєрів.

2. Дослідження впливу різних параметрів електронагрівальних пристроїв бункерів гірничотранспортного устаткування на ефективність їх роботи.

3. Розробка методики вибору раціональних параметрів електронагрівальних пристроїв.

4. Розробка заходів по підвищенню ефективності електронагрівальних пристроїв.

Основна ідея робота полягає у використанні закономірностей зміни параметрів електрокагрівачів в залежності від їх конструкцій та умов експлуатації.

Методи досліджень: аналіз та узагальнення науково-технічних досягнень; аналітичний — з використанням положень теорії тегагопроводносгі, електротехніки, математичної статистики; математичне моделювання з використанням електротеплової аналогії; експериментальні дослідження на стенді та в промислових умовах.

Наукова новизна результатів дослідження 1

На основі теоретичних та експериментальних досліджень одержані наступні результати:

— за статистичними даними експлуатації стрічкових конвейєрів в різних умовах вдосконалені ймовірносні моделі надійності завантажувальних вузлів, що дозволяють виявити вплив різноманітних факторів на їх працездатність;

— вперше обгрунтовані і опрацьовані статистичні моделі- вибору типу та розрахунку параметрів. електронагрівальних пристроїв з урахуванням умов експлуатації та їх конструкції;

— на основі експериментальних даних вперше встановлені закономірності змін температурного поля на пласкій поверхні залежно від типу електронагрівача, його конструкції та параметрів об’єкту обігріву;

; —розроблено метод розрахунку теплового потоку нагрівача, котрий дає

можливість в залежності від коефіцієнта заповнення нагрівачон поверхні, що обігрівається, встановити його параметри дня заданих умов експлуатації;

— розроблено оригінальний метод розрахунку активної потужності нагрівача в залежності від ступеню рівномірності температурного поля поверхні, що обігрівається, і абсолютних значень температур на ній, який дає можливість врахувати конструктивні особливості нагрівача та його параметри;

— дістав подальший розвиток метод розрахунку надійності нагрівачів,

котрий враховує причи&но-логічні зв'язки між його елементами та їх параметрами надійності; .

— вперше встановлені закономірності зміни температурного поля елек-трокаїрівачів залежно від їх конструкції;

— обгрунтована доцільність для систем електрообігріву вузлів перевантаження гірничотранспосртного устаткування безперервної дії електронагрівачів з поверхнева розподіленим тепловиділенням модульного типу.

' Практичну цінність роботи складають методика вибору типу та розрахунку параметрів електронагрівальних елементів для вузлів перевантаження гірничо-транспортного устаткування, а також рекомендації з-температурного режиму, що дає можливість запобігти намерзанню на робочі поверхні і знизити енерго-витрати для цієї мети не менш як на 25%.

Реалізація результатів роботи. Основні результати роботи використані Укр НДІпроектом при розробці систем електрообігріву для вузлів перевантаження роторних екскаваторів 8Кз(к)-470. Методика вибору типу та розрахунку параметрів електронагрівачів впроваджена СКТБ «Донецвкгірмаш» і використана

при опрацювати ряду нагрівальних пристроїв науково-виробничими підприємствами «Елтер», «ЕЯНА», СКБ Інституту механіки НАН України та іншими.

Особистий внесок здобувача. Ціль, задачі дослідження, ідея роботи, основні наукові положення,' віисновки та рекомендації щодо застосування нагрівних модулів в гірничотранспортному устаткуванні сформульовані автором особисто. Особистий внесок в роботи, написані зі співавторами - визначення первпективних нагрівальних елементів для обігріву перевантажувальних пристроїв (2, 3); обтрушування застосування і розрахунок пласких

елекіронагрівачів в перевантажувальних пристроях відвалоутворювача та роторного екскаватора (1, 4, б); розрахунок ймовірностей безвідмовної роботи елекгронагрівачів (10).

Апробація роботи. Матеріали дисертаційної роботи доповідались на: Всесоюзній конференції «Нові прогресивні матеріали і технології для тегаговиділя-ючих і теплообмінних пристроїв технічного і побутового призначення» (м.Київ, 1989 р.); конференції молодих вчених і спеціалістів «Основные направления откритой угледобычи и переработки КАУ» (м.Красноярськ, 1990); науково-технічних семінарах відділу механізації гірничих робіт інституту «УкрНДІпроект» (м.Київ, 1996); семінарах відділу фізико-механічних основ гірничого транспорту та об'єднаному семінарі Інституту геотехнічної механіки НАН України (м. Дніпропетровськ, 1998).

Публікації. Основний зміст роботи опубліковано у 4 статтях в наукових фахових виданнях, одержано З авторських свідоцтва. Всього по темі дисертації опубліковано 11 друкованих праць.

Об'єм роботи. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, висновків, містить 119 сторінок машинописного тексту, 32 рисунки, 10 таблиць, список використаної літератури з 157 найменувань та 8 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Опрацюванню способів та створенню засобів підвищення ефективності роботи перевантажуючих пристроїв гірничотранспосртного устаткування на відкритих розробках присв'ячена велика кількість праць, авторами яких є Співаковський АО., Поляков Н.С., Біличенко Н.Я., Новиков Е.Е., Дмитрієв В.Г., Монастирський В.Ф., Владимиров В.М., Коваль А.В., Коваленко В.Я., Волошин

О.І., Шендаров А.І., Колесников Е.Ф. та інші. Було встановлено, що одним з факторів, котрі знижують ефективність роботи перевантажувальних пристроїв в умовах низьких температур, є налипання і наступне намерзання гірничої маси на їх робочі поверхні.

Зараз відома значна кількість способів і засобів боротьби з налипанням гірничої маси на робочі поверхні перевантажувальних пристроїв, однак вони лиш ослабляють штативний вплив зовнішніх факторів, не вирішуючи задачу в цілому.

На думку спеціалістів, котрі займаються питаннями боротьби з адгезійно-кріогенними процесами в гірничій справі, одним з найбільш ефективних способів упередження та виключення намерзань гірничої маси на робочі поверхні вузлів перевантаження, є резистивний електронагрів.

У ' зв'язку з цим сформульовані наступні наукові положення, які захищаються в роботі: •

1. Тип електронагрівального пристрою, його конструктивна виконання та

умови експлуатації відображуються ймовірносними моделями надійності, для яких визначальними є оцінки їх параметрів. 1

2. Рівень споживання електроенергії нагрівальним пристроєм відображується середньоквадрагичним відхиленням розкиду температури на поверхні

- нагріву і залежить, головним чином, від коефіцієнту ії заповнення та взаємного розміщення електронагрівальних модулів, при чому спостерігається оптимальне значення сереяньаквадратчшго відхилення, що дорівнює о = 9,7 град і о = 8,6 град, (відловідею при коефіцієнті загошшшп 0,5 і відстані між модулями 150-160 мм).

3. Градієнт температурного поля на пласкій поверхні прямує до нуля, якщо оцінки параметрів нормального розподілення дам будь-яких перерізів поверхні знаходяться в межах довірчого інтервалу, а значення середньоквадратичного відхилення прямує до свого оптимуму.

На цей час відомі випадки застосування як нагрівників трубчастих електро-кагрівачів (ТЕНів), існують методики їх розрахунку. Однак їх використання у випадку обігріву пласких поверхонь неефективне. У зв'язку з цим необхідне застосування поверхнево розподілених нагрівальних пристроїв. Існуючі пласкі еяектронлгрівачі створювались для спеціальних цілей і досвіду їх застосування дшг пласких поверхонь перевантажувальних пристроїв гірничотранспортаого устаткування немає.

Для визначення факторів, що впливають на надійність завантажувальних та перевантажувальних пристроїв гірничотраііспортного устаткування безперервної дії, використовувалась надійність конвейєрних установок та їх вузлів, що експлуатуються на гірничих підприємствах Кривбасу та Екібастузу, по наступних основних показниках: напрацювання на відмову, ймовірність безвідмовної роботи, коефіцієнти готовності, технічного використання і загального використання, інтенсивність відмов, інтенсивність поновлення відмов.

Аналіз надійності переваїггажувальніх пристроїв конвейєрів показав, що потік відмов підкоряється експоненціальному закону розподілення ймовірностей, що вказує на раптовість відмов перевантажувальних пристроїв, обумовлених налипанням (намерзанням) гірничої маси на їх робочі поверхні. Інтенсивність відмов завантажувальних пристроїв стрічкових конвейєрів, що експлуатуються на відкритому повітрі (X = 0,2-10'2 1/хв), в результаті впливу мінусових температур в 2,5-3 рази вища порівняно з закритими приміщеннями (Я, = 0,66-10"* 1/хв).

Для визначення впишу фізико-механічних властивостей гірничої маси, котрі позначаються на ефективності роботи завантажувальних пристроїв, проведений експертний аналіз літературних джерел. Різноманітні фактори, що впливають на фізико-механічні властивості гірничої маси класифіковані за своєю значимістю. В результаті застосування методу експертних оцінок встановлено, що найбільш значимим фактором, що впливає на намерзання гірничої маси, с вологість, оптимальне значення якої (19%) досягається при нагріві стінок перевантажувальних вузлів.

Вплив параметрів нагрівачів' на ефективність їх роботи досліджувався статистичними методами по експериментальних вибірках температури, зафіксованої в ряді точок на обігрівасмій пласкій поверхні. Виконані статистичні дослідження різних конструкцій нагрівачів: ТЕНу, УУТ-2, ЗСП. .

Встановлено, що найбільш ймовірним законом розподілення температури є закон Вейбул-ла, а оцінки параметрів для цих нагрівачів знаходяться в межах довірчого інтервалу. Найкраще розподілення температури по поверхні створюють нагрівачі ЗСП (пласкі модульні нагрівачі), і значення оцінок параметрів закону Вейбулла в цьому випадку найменші (с = 0,234-102; ти =

0,249-Ю1; X = 0,208-102). Аналіз основних характеристик вибірок підтвердив, що найменше значення середньоквадрати-чного відхилення у ЗСП (0,89- 10і град.), а найбільше — у ТЕНу (0,15-Ю2

Рис. 1. Схема для визначення параметрів нагрівальних пристроїв:

1 — поверхня нагріву: 2 — гірнича маса; 3 — нагрівач; 4 — стінка за-паїггажувального пристрою; 5 — ребра жорсткості; X, У, ї — осі координат

град).

Розрахункова схема для визначення параметрів нагрівального при-

сірою в залежності від різних факторів представлена на рис. 1. Плаский нагрів а1 З кріпиться на робочій поверхні П стіяш 4 завантажувального пристрою міл ребрами жорсткості 5. По робочій поверхні І стінки рухається гірнича маса 2, щ< поступає з забою. Задача вирішена у прямокутній системі координат.

Для обгрунтування математичної моделі процесу теплопередачі між нагрі вачом, стінкою перевантажувального пристрою і гірничою масою прийняті насту пні припущення:

1) тепловтрати в навколишнє середовище з неробочої сторони стінки на вра ховувались;

2) прийнято, що тривалість контакту породи з робочою поверхнею вузлг

перевантаження міняється в межах від 0,1 до 1-2 с; .

3) конвективний теплообмін на відкритій поверхні гірничої маси не впливає на пронеси теплопередачі, що від буваються на границі робочої поверхні стінки;

4) температура гірничої маси, при якій відбувається ефективний -теплообмін з стінкою перевантажувального вузла, не перевищує +5°С.

За основну математичну модель процесу теплопередачі між елементами вузла перевантаження і гірничою масою править нелінійна система рівнянь нестаціонарного перенесення тепла:

СіРі = (дЧі/ах2+ з^/ду2 +^дг\ і = 1,2,3 (1)

де ср — об'ємна теплопровідність матеріалу, Дж/^м^С);

Я— теплопровідність матеріалу відповідного елемента, Вт/(м-°С);

х, у, г — декартові прямокутні координати;

1,2,3— індекси, щз відносять величини від повідш ДО стінки, ребер і породи.

Початкові умови:

— розподілення температури в металевих елементах пристрою при роботі

нагрівачів при т = 0 має вигляд: .

. и.г = 4.2 (х, у, і) (2)

— температура гірничої маси перед її подачею на робочу поверхню стінки перевантажувального вузла (температура гірничої маси в забої) при т = 0 приймається:

13 = 13 (х, у, г) (3)

Граничні умови визначені з балансу теплообміну в замкнутій системі:

1) підведена питома потужність (тепловий потік) нагрівача на контакті

«неробоча поверхня стінки завантажувального пристрою — нагрівач» постійна для заданих умов і визначається виразом: -

0_ = -Х{дидг)и, (4)

де X — коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м°С);

Шдг — градієнт температури, °С/щ

2) на робочій поверхні стінки перевантажувального прилрою при ідеальному

гаїгпшп поверхні з гірничою масою температури вантажу і стінки плткті а потуж-гість, що підводиться, витрачається на нагрів граничного шару гірничої маси:

Я,(с*,/дг)п = Я3 (2ґз/&)п; (5)

При недодержанні граничної умови (5), тобто при ^ > (3, відбувається герерозподілення тій потужності, що підводиться, поміж стінкою пристрою пере-іанаження та вантажем; .

3) на відкритій поверхні П2 гірничої маси відбувається конвективний еплообмін:

Я3 (дІ-ь/дг)п = сс3 (^ — , (6)

де а3 — коефіцієнт тепловіддачі від поверхні гірничої маси до оточую-гого середовища з температурою Вг/Хм^С).

Для завшпджуваштх прилрош з ребрами жорсгтосгі додасться гранична умева:

8000

— Яг {дЦдг)п = аг («с — Рік ■

0«іг/мг

6000

5000

то

3000

0.»

*

\\\ 4 \\Д_ І 13* 5 6

\\

\\ \Х л

ОД

0,3 Кзач 1 Рис. 2. Залежність теплового потоку нагрівача від коефіцієнта заповнетпш 1,2, 3, 4, 5, б — теоретичні залежності при розмірах поверхні 0,8x0,8 м; 0,7x0,7 м; 0,65x0,65 м; 0,6x0,б м; 0,55x0,55 м; 0,5x0,5 м; 7 — експериментальна залежність (розмір 0,5x0,5 м)

0,5

(7)

Рішення поставленої задачі виконувалось за допомогою методу Лібманна, що використовує неявну кінцево-різничну схему, і схеми заміщення реальих елементів системи, котра розглядається, їх електричними аналогами відповідно до положень еле-ктро теплової аналогії. В результаті моделювання процесу теплопередачі на аналоговому комплексі одержані значення теплового потоку для різних параметрів при заданих умовах (рис.2) в залежності від коефіцієнта заповнення;

(8)

да Бяцр —

площа

нагрівача, м3; З*,**. — площа поверхні, що обігрівається, м2.

Аналіз залежностей на рис.2 показав, що тепловий потік нагрівача істотно залежить від коефіцієнта заповнення нагрівачем тієї поверхні, що обігрівається. Тепловий потік обернено пропорційний коефіцієнту заповнення. Теоретичні дані (криві 1-6) добре узгоджуються з даними експерименту (крива 7) — розходження даних не перевищує 10-15%.

Аналіз виконано без врахування теплових втрат, що можуть виникати при ' відсутності вантажу на стрічці. Оскільки завантажуючі пристрої працюють в різних режимах, в тому числі і при тимчасовій відсутності навантаження на конвейєрній стрічні, що змінює тепловий баланс системи, то при розрахункові споживаної потужності нагрівача необхідно враховувати потужність, що витрачається на компенсацію теплових втрат, які залежать від конфігурації та функціонального призначення об'єкта обігріву, його масогабаршних характеристик, ступеню впливу оточуючого середовища (кліматичних умов), абсолютного значення температури, що підтримується на тій поверхні, котра обігрівається, часу, що необхідний для досягнення усталеного режиму нагріву. Потужність, що споживається нагрівачем, складається з корисної потужності Рїор для розігріву об'сету від початкової до заданої температури; потужності на розігрів допоміжних пристроїв Рдап; потужності, що акумулюється огороджуючими конструкціями Р„ ; тієї потужності, що йде на компенсацію теплових втрат Р5ір: ,

Рспож = Р,ср + Рщп + р„ + Р«р (9)

Через незначні тепловтрати через огородження і внаслідок невеликої маси допоміжних пристроїв (кріпильних елементів та ік.) вираз (9) з достатньою для практичних розрахунків точністю можна прийняти у вигляді:

' ' ^сш* = РІ0р + Р„р ... (Ю)

З урахуванням маси матеріалу, що нагрівається, та його питомої теплоємності, корисну теплоту процесу електроннгріву можна визначити з виразу:

' 0,Ор = О-ср(12-11), (11)

де в — маса матеріалу, кг;

ср — питома теплоємність матеріалу, Дж/(кг-°С);

і її — кінцева і початкова температура в процесі нагріву, °С. Корисну потужність за одиницю часу т визначимо з виразу:

' Р,05, = (О/т)ср((а — І,). (12)

Теплові втрати з робочої поверхні з урахуванням градієнта температури мають вііґляд: „ -

—Х(а/діі)=сс&—а (13)

де а — коефіцієнт тепловіддачі з робочої поверхні стінки в навколишнє середовище, Вт/(м2 С °);

І,. — температура оточуючого середовища, °С;

— температура тепловідцаючої поверхні, °С.

Замінивши різницю температур — У у виразі (14) на 0 і домноживши його на з , одержимо значення потужності, що підводиться до поверхні з для компенсації теплових втрат: ■

ос©8 = — \(дидп)я, (14)

де з — площа тепловідд ачі, м2.

Підставивши (12) і (14) в (10), остаточно одержимЬ вираз для потужності, що споживається нагрівачем з урахуванням процесу нагріву:

Ротп1г=С-<у<10/<к + за©, (15)

де (10 = — у — приріст температури для маси елемента, а

© — різниця температур для тепловіддаючої поверхні.

- На рис.З представлені залежності потужності тепловтрат від різниці температур на поверхні для різних значень тепловіддаючої площі:

Аналіз графіків показав, що підвищення рівномірності температурного юля та зниження коефіцієнта тепловіддачі за рахунок зменшення абсолютних іначень температури на обігріваємій поверхйі веде до зниження потужності, що споживається.

Рие.З. Залежність потужності тепловтрат від різниці температур тепловіддаючої поверхні:

1-6 — теоретичні залежності при розмірах поверхні 0,5 х 0,5 м;0,55 х 0,55 м; 0,6 х 0,6 м; 0,65 х 0,65 м; 0,7 х 0,7 м; 0,8 х 0,8 и; 7 — експериментальна залежність (розмір 0,8 х 0,8 м)

При розробці конструкції електронагрівача одним з найважливіших параметрів є надійність. Для підвищення надійності нагрівальних пристроїв опрацьовані та обгрунтовані в роботі моделі причинно-логічних зв'язків для послідовного, паралельного та змішаного з'єднання елементів нагрівача, а на основі результатів досліджень прийнято ймовірнісні моделі їх безвідмовної роботи. При цьому встановлено, що найбільшою надійністю відзначається нагрівач, якого виконано за змішаною схемою (Р = 0,99); для послідовної та паралельної схем надійність відповідно 0,95 і 0,98.

З метою підтвердження теоретичних положень роботи та встановлення емпіричних залежностей проведені експериментальні дослідження електронаг-рівачів в лабораторних та промислових умовах.

В лабораторних умовах досліджені динамічні та стаціонарні режими нагріву пласкої поверхні і визначені параметри системи «нагрівач—стінка вузла перевантаження», що впливають на ефективність її роботи.

.15

сі

1, град.

ІЗ

іг

//

/о

з

8

\

\

\ V

\

N у 4 //

\ /

9/ 0,1 0,5 0,4 0,5 0,6 ~кзап 0,9 : 1 г— 1 1 1

(00

І50

200

Рис. 4. Залежності середньоквадратичного відхилення температури поверхні від коефіцієнта заповнення (1) і місця роз-положення (2) нагрівачів

До основних результатів експериментальних досліджень належить наступне:

1) кут нахилу стінки бункера до лінії горизонту на параметри температурного поля робочої поверхні не впливає;

2) при виборі нагрівачів через тегаюінерцій-ність корпусу слід віддавати перевагу менш метало-ємним;

3) параметри температурного поля на робочій поверхні стінки перевантажувального пристрою не залежать від її товщини;

4) найбільш ефек-^тивне застосування нагрівальних елементів з волокнистим теплоізоляційним

І #

шаром зі сторони неробочих поверхонь стінок перевантажувального пристрою;

5) температура на робочій поверхні стінки бункера в діапазоні від 0 до +100°С лінійно залежить від підведеної до цієї поверхні потужності;

6) більш високий ступінь рівномірності температурного поля забезпечується застосуванням кількох пласких їюдульних гагрівачів, розмішених певним чином.

Аналіз графічних залежностей підтвердив теоретичний висновок про підвищення ступеню рівномірності температурного поля при обігріві поверхні

Рис. 5. Температурне поле при нагріві ТЕНом (потужність 600 Вт) а — температура на поверхні листа; б — температура в перерізах 1 — б

пласкими нагрів ачами. При цьому мінімальне значення дисперсії температури на поверхні нагріву відповідає температурному полю не суцільного нагрівача, а такому, що утворюється кількома модульними нагрівачами типу ЭСП. Визначені оптимальні значення середньоквадратичного відхилення, що дорівнюють о = 9,7 град, і а = 8,6 град, (відповідно при коефіцієнті заповненій 0,5 і відетані між модулями 150-160 мм) (рис.4). ■

Оптимальне розташування модулів дало можливість знизити енергоспоживання на 25 % (рис.5 і 6).

а — температура на поверхні листа; б — температура в перерізах 1 — 6

І

Випробувати в промислових умовах проводилось на екскаваторі БІ^к)-470. В системі електрообігріву використовувались електронагрівачі тішу ЭСП, а також нагрівальні модулі для футеровки пршімально-живлячого пристрою ротора на основі тканої нагрівальної- стрічки типу ЛТН. Аналіз одержаних результатів показав, що впровадження автоматичної системи електрообігріву вузлів перевантаження дало можливість підтримання додаттаої температури на їх робочих поверхнях в зимовий період що виключило простої екскаватора, пов'язані з намерзанням гірничої маси на ні елементи. Економічний ефект від впровадження систем електрообігріву на розрізі «Тюльганський» ВО «Башкирвугішія» склав 69 тис. руб. в цінах 1991 року.

На основі результатів проведених теоретичних та експериментальних досліджень опрацьована методика вибору типу та розрахунку параметрів електронагрівачів для обігріву вузлів перевантаження та видані рекомендації по удосконаленню конструкції' електронагрівачів дія обігріву бункерів. Методика використана для розрахунку нагрівачів різноманітного призначення рядом підприємств України.

ВИСНОВКИ

В результаті виконаних теоретичних та експериментальних досліджень в дисертаційній роботі лано вирішення актуальної наукової задачі, що має велике прикладне значення — створення енергозберігаючих та екологічно чистих методів і засобів боротьби з намерзанням гірничої маси на робочі поверхні вузлів перевантаження гірничотранспортного устаткування. Розроблена методика вибору типу та розрахунку параметрів пласких нагрівальних елементів для систем електрообігріву. Дані рекомендації по удосконаленню конструкцій нагрівачів, що розробляються.

Основні наукові та практичні висновки зводяться до наступного:

1. Встановлені науково-обгрунтовані ймовірності моделі надійності типів електронагрівальних пристроїв, що відображують їх конструктивне виконання і умови експлуатації.

2. Встановлені закономірності зміни температурного поля на пласкій поверхні в залежності від типу елекгронагрівача, його конструкції і параметрів об'єкту обігріву.

3. Опрацьовані методи розрахунку теплового потоку і активної потужності електронагрівальних пристроїв в залежності від конструктивних особливостей, параметрів системи «нагрівач—об'єкт обігріву» для заданих умов експлуатації.

4. Розроблені струкіурні схеми надійності для різних конструкцій електронагрівальних пристроїв.

5. Опрацьовані технічні та конструктивні рішення, що дозволяють створити електронагрівальні пристрої нового типу для обігріву вузлів перевантаження гірничотранспортного устаткування.

Впровадження результатів роботи виконано на роторних екскаваторах розрізу «Тюльганський» ВО «Башкирвугілля» при створенні систем електро-обігріву вузлів перевантаження. Економічний ефбкг від впровадження результатів роботи склав 69 тис.руб. на рік за цінами 1991р.

• Основні положення дисертаційної роботи містяться в наступних публікаціях:

1. Атлас Ф.Я., Гриффен А.Л., Карпенко А.В. Обогрев бункера приемной „консоли отвалообразователя // Уголь. — 1990. — №9. — С. 21-22.

2. Хазанет Л.Л., Гриффен А.Л. Перспективные электронагреватели для

• горнойпромышленности //Горныйжурнал. — 1991. — №2. — С.40-42.

‘ 3. Хазанет Л.Л., Столяров Ю.П., Атлас Ф.Я., Гриффен А.Л. Перспектива

применения поверхностных электронагревателей в горной промышленности // Электронагревательные устройства на основе композиционных резистивных материалов: Сб.науч.тр. —Киев: ИПМ АН УССР, 1988. — С. 83-87.

4. Гриффен А.Л., Кононенко Г.Н. Расчет температурного поля плоского электронагревателя в местах перегрузки роторного экскаватора СРс(к)-470 /, Экскавационно-трансрортное, погрузочное и усреднительное оборудование непрерывного действия и поточная технология угольных разрезов: Сб.науч.тр. — Киев: УкрНИИпроект, 1990. — С. 23-33.

5% Гриффен А.Л. Основы методики расчета плоских нагревательны) элементов для уменьшения намерзания горной массы на узлы горнотраспортноі техники // Экскавационно-транспортное, погрузочное и усреднительно< оборудование непрерывного действия и поточная технология угольных разрезов Сб.науч.тр. — Киев: УкрНИИпроект, 1990. — С. 85-89.

, 6. Гриффен А.Л., Дядечко А.Г. Злектрообоїрев приемно-питающегс

устройства роторного экскаватора // Энергосберегающие электронагревательньн устройства на основе композиционных резистивных материалов: Сб.науч.тр. — Киев: ИПМ НАН Украины,'1993. — С.183-186.

7. А.с. 1638258 СССР, МКИ Е 02 Р 3/14. Погрузочно-перегрузочно» устройство / Л.Л.Хазанет, Ю.П.Столяров, . ФЛ.Атлас, Л.А.Гриффен А.В.Карпенко, А.Л.Гриффен; Заяв. 24.11.89. Опубл. 30.03.91, Бюл. №12.

8. А.с. 1684177 СССР, МКИ В 65 О 88/74. Бункерное устройство/Л.Л.Хаза нет, А.Л.Гриффен, ФЛ.Атлас; Заяв. 23.06.89. Опубл. 15Л0.91, Бюл. №38.

9. А.с. 1745974 СССР, МКИ Е 21 Р 13/00. Погрузочно-перегрузочное устро-йство / А.Л.Гриффен, Л.Л.Хазанет, Ф.Я.Атлас; 3аяв.26.03.90. Опубл. 07.07.92, Бюл. №25.

10. Исследование путей.повышения эффективности работы перегрузочных

устройств горнотранспортного оборудования / Монастырский В.Ф., Гриффен А.Л. Гос. н.-и. проект.-констр. и проект, ин-т угол, пром-сти. — Киев, 1996. — 9 с. Деп. В ГНТБ Украины 12.03.96, №721 — Ук.96. ,

11.Гриффен А.Л. Обогрев мест перегрузки горнотранспортной техники при помощи плоских нагревателей // Тез. докл. на конф. «Основные направления открытой угледобычи и переработки КАУ». — Красноярск, 1990. — С.51-52.

і

Анотація

Гріффеи О.Л. Підвищення ефективності роботи перевантажувальних пристроїв гірничотранспортного устаткування в умовах низьких температур з використанням електронагріву. — Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.06 — гірничі машини. — Інститут геотехнічної механіки Національної академії наук України, Дніпропетровськ, 1998.

Дисертація вміщує результати теоретичних та експериментальних долліджень перевантажувальних пристроїв гірничотранспортного устаткування, * обладнаних економічними електронагрівачами. Встановлені ймовірносні моделі надійності типів електронагрівальних пристроїв та закономірності зміни температурного поля на пласкій поверхні в залежності від типу елетронагрівача його конструкції та параметрів об'єкта обігріву. Зниження середньоквадратичного відхилення рівномірності температурного поля призводить до збільшення к.к.д. устаткування і дозволяє уникнути намерзання гірничої маси на робочі поверхні перевантажувальних пристроїв. Розроблена методика вибору типу та розрахунку параметрів електронагрівачів з поверхнево розподіленим тепловиділенням для перевантажувальних пристроїв гірничотранспортного устаткування. '

Ключові слова: ефективність, гірничотранспотрне устакування, електронагрівні пристрої.

Аннотация

Гриффен А.Л. Повышение эффективности работы перегрузочных устройст горнотранспортного оборудования в условиях низких температур с использование) электронагрева.— Рукопись. *

Диссертация га соискание ученой степени кандидата технических ннуг ш специальности 05.05.06 — горные мяпптц. — Институт геотехнической механик Национальной академии наук Украины, Днепропетровск, 1998.

Диссертация содержит результаты теоретических и экспериментальны; исследований перегрузочных устройств горнотранспоргаого оборудования оборудованных экономичными электронагревателями. Установлены вероятностны! модели надежности типов электронагревательных устройств и закономерносп изменения температурного поля на плоской поверхности в зависимости от тин электронагревателя, его конструкции и параметров объекта обогрева. Снижена среднеквадратического отклонения равномерности температурного поля приводит i увеличению к. п. д. оборудования и позволяет избежать намерзания горной массы ш .рабочие поверхности перегрузочных устройств. Разработана методика выбора типа i расчета параметров электронагревателей с поверхностно распределенным тешювы делением для перегрузочных устройств горнотранспоргного оборудования.

• Ключевые слова: эффективность, горпотрапшюргаое оборудование, элепро нагревательные устройства

Summary .

Griffen A.L. Increasing of the effectiveness of the mining and transportation loading devises on condition of low temperature with use of electroheating. — Manuscript

The thesis for a candidate's degree by specialty 05.05.06 — Mine Machines. — Institute for geotecnical mechanics of National Academy of Science of Ukraine. —

’ Dnipropetrovsk, 1998.

Eleven research works covering the results of the theoretical and experimenta researches in the area of the mining and transportation loading devices equipment witl effective electric heaters are being maintained. Were established probabilistic models for tbu reliability of different types of the heaters and the regularity of the temperature field variation; on the flat surface depending of the electric heater type, its shape and parameters of the objeci to be heated. Decrease of the standard deviation for the uniformity of the temperature fielc leads to the increase of efficiency of the devises and allows to avoid the freezing of the mining mass on the working surfaces of the electric heater type and calculations of its parameters fbi urii/bmily distributed surfaces for loading devices was developed/

Key words: effectiveness; mining and transportation loading devises, electric heating

devises

Здобувач Гр1ффен О. Л.