Самостійна робота № 15.
Темя 4.10. Повітрянопровідна мережа пневматичних установок. Вибір труб.
Мета: Ознайомитися з повітряною мережею пневматичних установок; розглянути засоби з'єднання труб та прокладення труб по стовбуру. Прищіплення навичок самостійної роботи, студентів.
Основні питання теми.
1. Призначення та улаштування повітрянопровідної мережі.
2. Прокладення труб на поверхні та в гірничих виробках.
3. Вибір діаметра труб для повітряної мережі
Рекомендована література: [1] с, 202-212, [2].
Методичні рекомендації.
Для повітряного трубопроводу дільниці застосовують газові зварні труби даметром до 150 мм, для магистральних трубопроводів - стальні безшовні труби загального призначення діаметром до 500 мм. Споживачі стиснутого повітря з'єднуються з магистральним металевим трубопроводом гнучкими гумовими шлангами діаметром 10-50 мм, довжина яких, метою якої зменшення падіння тиску, не повинна перевищувати 20 м.
Відповідно правилам технічної експлуатації вугільних шахт, загальні витрати не повинні перевищувати 20%, а загальні витрати тиску до самої здаленної дільниці повітряної мережі складають не більше 0,2 МПа.
Оптимальний діаметр труб та оптимальні витрати тиску визначаються по номограмі, приведеній в [ 1, мал. 125].
При вивченні засобів з'єднання та прокладання труб необхідно звернути увагу на швидкороз'ємні з'єднання, самозапірні клапани, конденсатори та масло відділювачі, також на зазори між повітряним трубопроводом та рухаючим складом. Засоби прокладення труб по стовбуру повторити по темі 4.4.
Питання до самоперевірки.
1. Які матеріали застосовуються в якості прокладних для шахтних повітряних трубопроводів, їх форми та особливості.
2. Призначення та місця встановлення масло відділю вачів та компенсаторів.
3. Як прокладається магістральний повітряний трубопровід в підземних виробках?
4. Які засоби застосовуються для захисту повітряних трубопроводів в підземних виробках?
5. Як визначають оптимальний діаметр труб і оптимальні витрати тиску по номограмі?
6. Що собою представляє швидкороз'ємне з'єднання труб?
7. Як влаштований масловідділювач?
Тематичний контроль: Лабораторна робота № 12. Семінарське заняття №4
Опорний конспект
Шахтна повітропровідна мережа, по якій транспортується стиснуте повітря, від місця виробництва до споживачів, представляє собою розгалужену систему повітряних трубопроводів. Від загального повітропровода, прокладеного від компресорної станції по поверхні, стовбуру і околоствольному двору, ідуть відгалуження по квершлагам і від них до штреків, до споживачів в очисні і підготовчі виробки.
У зв'язку з подвиганням гірничих робіт довжина і конфігурація повітропровідної мережі безпреривно змінюються.
В зміст повітропровідної мережі входять магістральні і розподільні повітропроводи. По магістральним повітропроводам стиснене повітря транспортується від компресорів до розподільних пристроїв у пунктах споживання стиснутого повітря, а по розподільним — підводився до споживачів. Для магістральних трубопроводів застосовуються сталеві газозварені і безшовні загального призначення труби, для розподільних — шланги.
Труби між собою, з фасонними частинами (коліна, трійники, переходи) і з арматурою (компенсатори, засувки, крани і т.д.) з’єднуються за допомогою фланців (мал. 15.1), що упираються в приварені до кінців труб кільця 2, і болтів 3. Для ущільнення застосовується прокладка 4.
Прокладки виготовляються з клингерита, азбесту, паронита і тепломаслостійкої гумки на основі синтетичного каучуку. На перших 300 м труб від компресора прокладки повинні бути вогнестійкими (клингерит, азбест). Прокладки з гумки в порівнянні з іншими переважніше, тому вони мають найбільше поширення. Для магістральних повітропроводів на квершлагах і штреках характерні скривлення. При цьому описане фланцеве з’єднання не може забезпечити достатню герметичність і тому між кільцями 2 (мал. 5.1) уставляють клиноподібне кільце 5, що через прокладки 4 з однієї й іншої сторони упирається в кільця 2.
За формою гумових прокладок розрізняють фланцеві з'єднання повітропроводів: а) із плоскою прокладкою (мал. 15.1), що для більшої герметичності може мати в місцях зіткнення з кільцями 2 два-три концентричних кільцевих виступів; б) із прокладкою 1 круглого профілю (мал. 15.), розташованої в трапецеїдальних канавках кілець 2 труб; в) із прокладкою трикутного профілю, що самоущільнюється, 1 (мал. 15.2), поміщеної в трикутний зріз кілець 2. Така прокладка забезпечує тим більше ущільнення, чим більше тиск на неї з середини труби при порівняно невеликому затягуванні болтів і при меншому числі їх, чим при з'єднаннях із плоскими прокладками.
Швндкорозбірні з'єднання (мал. 15.1) складається з двох штампованих напівхомутів 1 з'єднаних між собою за допомогою шарніра 2, клина 3 і прокладки 4.
Мал. 15.1 шиидкорозбірне з’єдння.
Таке з'єднання забезпечує гарну герметичність і швидкий монтаж, але дорожче описаного вище фланцевого з'єднання.
Для з'єднання ланки магістральних шлангів на своїх кінцях мають металеві наконечники — штуцера. При шлангах використовуються з'єднання: муфтами, накидною гайкою, клинове.
Шланги споживачів стиснутого повітря приєднуються штуцерами до магістрального розподільного шланга. У точках приєднання маються самозапірні клапани чи крани, до яких за допомогою накидної гайки приєднуються шланги споживачів. До споживачів шланги приєднуються за допомогою ніпелів і накидних гайок.
Мал. 15.2. Фланцеві з'єднання повітропроводу (а - із плоскою прокладкою; із клиноподібним кільцем; у - із :окладкою круглого профілю, м - із прокладкою, що самоушільнюється, трикутного профілю)
Самозапірні клапани і крани повинні забезпечувати гарну герметичність і мати малі опори.
Експлуатація шахтних повітропроводов виробляється в тяжких умовах стиснутого простору гірських виробок, агресивного середовища, підвищеної вологості, капежа.
Повітряпроводи повинні прокладатися так, щоб вони не заважали транспортним операціям по виробоках і були доступні для спостереження за їх станом і для ремонту.
Від
компресорної станції до околоствольного
двору необхідно прокладати два
повітропровода
однакового діаметру, з яких один робочий,
інший резервний. При великій витраті
стиснутого повітря іноді приходиться
мати два робочих повітропровода
при
третьому — резервному. На поверхні
шахти від компресорної станції до
стовбура повітряпровід прокладається
або в траншеях, глибина яких відповідає
глибині промерзання грунту (
1,5 м), або на бетонних чи металевих опорах.
Останньому засобу прокладання труб
варто віддавати перевагу, тому що він
дозволяє спостерігати за станом труб.
При прокладці труб у траншеях, у місцях з'єднань труб влаштовують оглядові колодязі. Прокладені на опорах труби для попередження обмерзання взимку мають термоізоляцію, а при поздовжньому переміщенні при температурних змінах довжини вони укладаються на ковзанки. З'єднання труб, що прокладаються на поверхні, виробляється або за допомогою фланців, або зварюванням. Через кожні 200...250м встановлюють компенсатори. Повітропровід може бути розташований у клетьовому чи скіповому стовбурі. При відсутності на компресорній станції кінцевих охолоджувачів прокладання труб у скіповому стволі переважніше, тому що від труб нагрівається не входячи у шахту, а виходяче із шахти повітря. В даний час на всіх компресорних станціях повинні бути кінцеві охолоджувачі, тому повітропровід варто розташовувати в клетьовому стовбурі, де його легше оглядати і навколишнє середовище менш агресивне.
Прокладання і кріплення труб повітропровода у стовбурі виробляються так само, як і водовідливних труб. По квершлагах і штреках повітропроводи в більшості випадків прокладаються з боку ходового відділення, причому труби повинні знаходитися від рухливого складу на відстані не менш 0,7 м збоку ходового відділення виробки і 0,25 м — при прокладці трубопроводу з протилежної сторони. Для збору і видалення конденсату, що міститься у стисненому повітрі. У найбільш низьких місцях магістрального повітропроводу необхідно встановлювати масловологовіділювачі з манометрами. Масловологовідділювачі необхідно мати й у відводі повітропроводу, розподільничих трубопроводах споживачів на відчисних і підготовчих роботах.
Через різкий поворот потоку частки води і масла в масловологовідділювачі як більш важкі відокремлюються від повітря і залишаються у виді конденсату. Масловологовідділювач являє собою циліндричний зварений резервуар з патрубками для з'єднання з трубами і з краном для спуску конденсату.
Для стоку і видалення конденсату повітропровід бажано прокладати з похилом 1: 300 убік руху повітря, тобто зворотним похилу виробок. У зв'язку з цим через визначені відстані (290...300 м) трубопровід, підвішений на початку в покрівлі виробок, упреться в грунт. В цьому місці ставиться масловологовідділювач, від якого труба знову піднімається до покрівлі виробки і далі після коліна йде з там же похилом до наступного масловологовідділювачу.
Мал. 15.3.
Кріплення повітряпробідів у горизонтальних і похилих виробках:
а - на кронштейнах;
б - на ланцюгових подвісках;
в - на гаках;
г - на гаках із поливками;
д - на хомутах.
При великих діаметрах повітропроводу описану схему застосувати важко через велике стиснення виробки безпосередньо в масловологовідділювача. Крім того, ускладнюється монтаж повітропроводів і в зв'язку з великим числом колін зростають утрати тиску в трубах. Тому в більшості випадків зазначений похил труб не витримується.
Конструкції кріплення повітропроводів у горизонтальних і похилих виробках бувають твердими (кронштейни, балки) і піддатливими (підвіски).
На мал. 15.3 показані пристрої для кріплення повітропроводів у горизонтальних і похилих виробках при різних кріпленнях останніх. На кронштейнах і балках звичайно крім повітропроводів розташовуються трубопроводи водовідливу, холодоагенту, дегазації.
При фланцевих і швиткоз'ємних з'єднаннях труб опори під трубопроводи розташовуються на відстанях 300...400 мм від з'єднань так, щоб труба мала не менш двох опор. Відстань між опорами трубопроводів залежить від діаметру труб при d = 100 мм — 4 м; 150 мм — 5 м; 200 мм — 6,5 м; 250 мм — 7 м; 300 мм — 8 м; 350 мм — 10 м.
Випробування повітропроводу після монтажу його на горизонтальних виробках роблять ділянками довжиною не більш 500 м, а при наявності масловологовідділювачів — на ділянках трубопроводу між ними. Споживачі при випробуванні відключають, а кінці трубопроводів і врізання в них заглушають. Повітряпровід випробують стисненим повітрям на максимальний тиск компресора. Основним показником при цьому є витоки стиснутого повітря з повітропроводом. Якщо протягом 5 хв після відключення компресора падіння тиску не перевищує 0,05 МПа, то трубопровід важається придатним до експлуатації.
Крім зовнішньої корозії труб має місце і внутрішня корозія повітропроводів, відчого зменшується термін служби труб, збільшується шорсткість внутрішніх стінок і зростають втрати тиску. Крім того частки іржі разом зі стисненим повітрям попадають до споживачів і підсилюють їхнє зношення. При поршньових компресорах в зв'язку ввведенням в них змащення в трубах утвориться масляна плівка, що охороняє внутрішні поверхні труб від корозії. Корозія труб особливо виражена у відцентрових компресорах через відсутність масляних домішок у стисненому повітрі. Отже, бажано застосовувати труби з антикорозійним покриттям.
Тому що повітропровід у лавах і підготовчих вибоях повинний бути еластичним і рухливим, його збирають із гнучких шлангів. Вздовж лінії очисних робіт прокладають розподільний магістральний шланг діаметром 50...62 мм. Довжина ділянок магістрального шлангу з умови зручної зборки, розбирання і перенесення складає 15...20 м. Від магістрального шлангу відходять шланги споживачів діаметром 16...25 мм і довжиною (з метою зменшення втрат тиску в них) не більш - 20 м.
Останнім часом знаходять застосування гнучкі труби з пластмас, більш стійкі проти агресивних домішок, що знаходяться в конденсаті стиснутого повітря.