Диссертация (1095152), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Коррозионные свойства меняются в зависимости от кислотности пульпы (рН в интервале 4,5 – 6 для удобрений с высоким содержаниемфосфора, для марок с низким содержанием фосфора – выше 6,0), существенное влияние оказывает наличие и концентрация хлор-ионов. Эрозионные свойства обусловлены в основном фосфатами кальция, гипсом, кварцем, содержащимся в апатитовом концентрате, и наличием впульпе неразложившегося апатита.Для понимания структуры потока и поля скоростей в аппарате с мешалкой необходимоучитывать сложный характер течения жидкости в трёхмерном пространстве, обусловленныйвзаимодействием перемешиваемой жидкости с лопастями, перегородками и другими препятствиями, находящимися в аппаратах.
Важно иметь представление не только о распределениискоростей, но и о порождаемой ими циркуляциями в объёме аппарата. Т.е. о размерах и формезамкнутых траекторий жидкости, окружной или периферийной циркуляции (первичной) и радиально-осевой или меридиональной (вторичной) [8; 54; 134 и др.].Классические расчёты и математические модели гидродинамики перемешивания оченьсложные и могут описывать только некоторые частные случаи. Большинство задач в этой области сегодня решаются при помощи вычислительной гидродинамики (CFD от английского Computation fluid dynamics) с применением компьютерной техники и специального программногообеспечения.
CFD-моделирование основано на междисциплинарных знаниях из области чис34ленного анализа и технологических процессов, плюс физические модели и современные методыинформационных технологий [3; 209 и др.].CFD-анализ и современные технические средства фото и видеосъёмки позволяют раскрыть некоторые базовые принципы сложного взаимодействия жидкости с мешалками и стенками сосудов, а также более внимательно изучить образование газового пространства за лопастями (в области низкого давления) в зависимости от скорости вращения, формы лопасти исвойств жидкости и газа. Визуализированные результаты подобных исследований, которые ведутся в лабораториях компании EKATO (мирового лидера в области технологий перемешивания), показаны на рисунке 1.10 [189].Рисунок 1.10 – Схемы потоков жидкости при перемешиванииМеханизм движения жидкости в проточной части насосов является очень сложным за счёттрёхмерной структуры потока, обусловленной турбулентностью, наличием вторичного потока,кавитации и других гидродинамических явлений [103].В большинстве опубликованных работ, при помощи математического моделированиярешают общие задачи оценки гидродинамических характеристик центробежных насосов путёманализа производительности, выявления зон обратных течений и неравномерностей полей скоростей (гидравлические потери).
Как правило, работы посвящены влиянию конструкции рабочих колёс и корпуса на производительность [169; 171; 188 и др.]. Анализ небольшого числа работ, посвящённых перекачиванию двух-трёх фазных жидкостей (с нерастворённым газом итвёрдыми частицами), показывает, что вопросы изнашивания и соответствующего сниженияхарактеристик не рассматриваются, взаимодействием среды и рабочих поверхностей авторыисследований принебрегают, ограничиваясь замечанием о том, что требуется специальный конструкционный материал, стойкий к воздействию гетерофазных сред [178; 192; 209 и др.].
Аналогичный подход и в работах, затрагивающих проблемы кавитационного режима работы [195;35198; 200 и др.]. Очевидно, что методы математического моделирования, учитывающего кинетику и механизм разрушения материалов проточной части – темы будущих исследований.Основными конструкционными материалами для данных производств в нашей стране являются стали марок 06ХН28МДТ/ЭИ-943 и 12Х18Н12М3Т/ЭИ-432 (или 10Х17Н13М2Т/ЭИ448), а также их импортные аналоги (URANIUS-B6, AISI 904L, 316L, EN 1.4410 и др.). Лопастипоказанных выше мешалок и насосов в производстве ЭФК изготавливают из листовой стали,рабочие колёса в производстве NPK – стальное литьё.В практике межремонтный пробег аппаратов с мешалками, как правило, лимитирован отказами мотор-редукторов, подшипниковых опор и уплотнений вала.
Однако, надёжность их работы не является объектом повышенного внимания инженеров, эксплуатирующих и ремонтирующих оборудование в отрасли. Во-первых, эти узлы являются типовыми, и практически независят от рабочих сред в той или иной отрасли, поэтому их конструирование и ремонт достаточно изучены и унифицированы [146]. Во-вторых, отказы в них в большей степени являютсяследствием нарушений в работе мешалок, которые ведут к появлению дополнительных динамических нагрузок на приводы, подшипники и уплотнения. Таким образом, большинство специальных вопросов по ремонту мешалок сводятся к разновидностям последствий взаимодействия рабочих сред и материала лопастей перемешивающих устройств.Ещё в более жёстких условиях (по количеству разрушающих факторов и силе их воздействия) эксплуатируются насосы.
Наиболее интенсивному коррозионно-механическому изнашиванию подвергаются детали проточной части центробежных насосов: внутренние поверхностикорпусов, крышки, уплотнения, рабочие колёса. Суммарное воздействие всех разрушающихфакторов вызывает интенсивный износ и разрушение элементов проточной части насосов, особенно рабочих колёс. Гидроабразивный износ проявляется в виде рисок на поверхностях, совпадающих с направлением потока.
Кавитационный износ характеризуется появлением пористости и раковин [72].Анализ публикаций, опыт эксплуатации и ремонта насосов показывает, что наиболее характерными последствиями коррозионно-механических повреждений, кроме непосредственного износа деталей проточной части, являются нагрев подшипников, значительный износ поверхностей уплотнений, шум и повышенное энергопотребление. Основной причиной усиливающейся вибрации в центробежных насосах, работающих в таких условиях, является износ рабочих поверхностей рабочего колеса. Изменение профиля лопастей не только снижает расход идавление насоса, а, следовательно, и его КПД, но и приводит к изменению гидравлического режима работы проточной части, а в случае неравномерного износа лопастей и к разбалансировкеколеса [106; 152 и др.].36Ремонт вала и лопастей перемешивающих устройств, также как и проточной частинасосов проводятся в объеме капитального ремонта и по требованию (по состоянию).
Длямешалок он заключается в ремонте сварных швов вала (провар) и наплавке или чаще заменедефектных участков лопасти. Для рабочих колёс пульповых насосов – это, как правило,наплавка лопастей, их частичная замена или полная замена рабочего колеса.Обзор опубликованных результатов исследований и опыт эксплуатации предприятий попроизводству минеральных удобрений показывает, что наиболее сложными для исследований иэффективного применения на практике существующих способов защиты материалов являютсяслучаи совместного влияния коррозии, абразива и кавитации.Преобладание физико-механического или химического фактора изменяет характерпротекания разрушающего процесса, а, следовательно, и методы защиты от него.Теоретические закономерности протекания таких процессов не выведены. Создание базыданных практических исследований, на все существующие случаи крайне затруднительно,учитывая даже статистическое количество сочетаний применяемых сред и абразива.
Если припостановке задачи составления такой базы экспериментальных исследований учесть влияниевсех значимых для механического изнашивания (угол, скорость, размер и пр.) и коррозии(концентрация, температура и пр.) факторов, то такая задача становиться и вовсеневыполнимой. Тем не менее, интерес науки к этой сфере не угасает, а реальный секторэкономики вынужден с нарастающей инициативой ставить и решать подобные задачи вконтексте работы по снижению себестоимость продукции (количество плановых и неплановыхпростоев оборудования, затраты на ремонт, квалификация эксплуатационного и ремонтногоперсонала и пр.).ВыводыВыполненный в первой главе анализ состояния отрасли производства минеральных удобрений, современных проблем и тенденций в её развитии, а также междисциплинарный характерэксплуатационной надёжности и ТОиР оборудования (п.
1.1) действующих производств,показывает актуальность поставленной цели данного исследования. Обзор современных теорийи практик ТОиР промышленных предприятий, подходов к оценке их эффективности (п. 1.2) дляреализации поставленных задач, позволил сформулировать авторский подход к оценкеэффективности системы ТОиР предприятия с использованием минимально необходимого идостаточного набора сбалансированных коэффициентов.На основании современного представления о сложных технических системах, теориипараметрической надёжности техники, качества и эффективности, а также специфики объектов37отрасли, разработана иерархия и модель перехода предельных состояний ХТС и входящих в еёсостав элементов (п. 1.3). Анализ условий эксплуатации и природы разрушения на примереулов и деталей оборудования, подверженного наиболее интенсивному изнашиванию, показалцелесообразность исследования особенностей обеспечения эксплуатационной надежности,ТОиРоборудования отрасли,работоспособностькотороголимитирована спецификойвзаимодействия с абразивно-агрессивными рабочими средами (п.
1.4).Выполненный анализ теорий и практик в области надёжности техники и смежныхдисциплин (теории экономики и управления, трибология, материаловедение, гидродинамика ипр.) обеспечил разработку научно-обоснованного терминологического и методологическогоаппаратадальнейшегоисследованиямеждисциплинарныхзадачзапланированногоисследования.Обзор научно-практических работ в каждой из перечисленных выше областей, а такжевыполненный анализ применимости подходов или их адаптация для достижения поставленнойцели в условиях действующих производств отрасли, позволил составить план испытаний,методы которого изложены в следующей главе диссертации.38ГЛАВА 2МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ2.1. Эффективность системы ТОиРПервым из трёх и основным показателем эффективности ТОиР является показатель качества.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
