横轴式掘进机喷雾系统配水阀性能分析.pdf

修回日期1999Ο12Ο28 作者简介张 萍1969 - , 女,山西永济人,长治煤校助理讲师,主要从事教学工作。 问题探讨 横轴式掘进机喷雾系统配水阀性能分析 张 萍1,刘贵召2 1. 长治煤炭工业学校,山西 长治 046011 ;2.煤炭科学研究总院 太原分院,山西 太原 030006 摘 要以AM50型掘进机为代表的横轴式掘进机是我国煤及煤岩巷掘进的主力机型之一,通过对 AM50型横轴式掘进机内喷雾系统配水阀泄漏量的理论计算和试验分析,对该种配水阀的密封性能进行 初步探讨。 关键词横轴式掘进机;内喷雾系统;配水阀 中图分类号TD42115 9 文献标识码B 文章编号1005Ο2798200002Ο0048Ο01 目前,在煤矿煤巷主要采用掘进机掘进,但机掘 带来的问题是煤尘强度大,而煤尘又会影响煤矿安 全生产,所以防尘、 降尘措施显得尤为重要。喷雾降 尘是最基本、 最重要的降尘技术,喷雾系统配水阀性 能好坏,直接影响喷雾降尘效果。下面以AM50 型掘进机内喷雾系统配水阀为例,通过理论与实验 分析,对该种配水阀的密封性能进行初步探讨。 1 配水阀的结构及工作原理 配水阀的结构见图1 ,它由端盖1、 扇形板2、 配 水盘3、 共轴圆柱形密封件4、 空心轴5等部件组成。 液体由空心轴5进入密封腔A ,并经过扇形板上两 轴向孔进入密封腔B ,其主要作用是减小扇形板两 端的压力差,从而减小摩擦副内的单位压力;扇形板 在180 范围内开有18条矩形槽,配水盘整个端面 360 开有36条矩形槽,矩形槽槽宽1 mm ,配水盘 密封端面与扇形板密封端面紧贴,形成由密封腔A 到矩形槽和由密封腔B到矩形槽的两处端面密封。 配水盘与截割头通过过盈配合连接成一体,随截割 头一起旋转,使配水盘与扇形板上的矩形槽重合和 错开,实现掘进机内喷雾系统定向喷雾。 2 泄漏量计算及性能分析 211 泄漏量的理论计算 配水阀的密封形式为端面密封,其密封面的泄 漏属于两平行圆盘缝隙间的径向流,根据圆柱坐标 图1 配水阀的结构 系中的纳维 期托克斯方程式,假设① 流体为理想 液体;② 不考虑摩擦副自身的制造误差以及摩擦副 安装的垂直度误差和旋转轴线的偏移等因素,认为 摩擦副表面是理想平面;③ 不计起始段的影响。因 而得到配水阀端面密封泄漏流量的理论计算公式 q π δ 3 6μ ln R2/ R1 [ p 0115ρ ω 2 R 2 2-R21 ] 式中 p 系统压力,Pa ; q 泄漏流量,m3/ s; δ 两平行圆盘密封面缝隙尺寸,m; μ 流体绝对动力粘度,Pas; ρ 流体密度,kg/ m3; ω 角速度,rad/ s; R1 端面密封内圆半径,m; R2 端面密封外圆半径,m。 由上式可知泄漏量的大小与缝隙两端的压差、 液体粘度、 缝隙宽度和高度有关,并与缝隙高度的三 次方成正比。下转第59页 84Coal 2/ 2000 ③ 改善水流状态,为颗粒沉淀创造了最好的条件,从 而达到提高沉淀效率,减少池容的目的。 考虑到沉淀池要增设排泥斗,可将集水池增高 至118 m ,池前端设排泥斗,尺寸013 m013 m。 由于曝气塔设在二楼,因此可以通过自压将泥排入 一楼污泥池中,既可以及时清理污泥,又保证了出水 水质。 3 效益分析 该污水厂自运行以来,污水处理成本一般在 0135元/ t左右,悬浮物去除率在20 ～30 , COD去除率在40 左右,达不到设计要求。工艺 改进后,减少了投药量,清理曝气塔的次数也会大大 减少,降低了运行成本,同时,由于增加了沉淀池,悬 浮物的处理率会有很大提高,预计会取得良好的环 境效益和社会效益。 4 结 语 工艺流程不尽合理是许多污水厂普遍存在的问 题,如何因地制宜地改进处理工艺,提高处理效率, 降低运行费用,具有十分重要的意义。另外,还应在 设备的选型上多下功夫,避免出现 “大马拉小车” 的 局面,真正做到节约能源、 防治污染、 利国利民。 [责任编辑李巧英] 上接第48页计算时不考虑密封面之间由于摩擦 而产生的温度变化,计算参数如下 内喷雾系统压力p 10 MPa , μ 110210 - 9 Pas20℃ 水 , ρ 1 000 kg/ m3 20 ℃ 水 , ω 718 rad/ s 截割头转速75 r/ min。 外密封端面 外端面密封内圆半径R1 01035 m , 外端面密封外圆半径R2 01037 5 m。 内密封端面 内端面密封内圆半径R1 01026 m , 内端面密封外圆半径R2 01028 m。 为计算液体泄漏量,必须知道摩擦副的间隙,而 摩擦副的间隙无法精确测量,只有通过实验才能准 确地求出这个参数,目前还不具备该种实验条件。 在以水为介质的工况下,由于水的粘度很小难以形 成较厚的润滑膜,当摩擦副结合后,摩擦副表面轮廓 峰直接接触,根据摩擦副表面加工质量,当表面轮廓 的算术平均偏差Ra 018μm时,其微观不平度十 点高度Rb 312μm ,两表面结合后,非接触处间隙 的最大高度就大于312μm ,在此取微观不平度十点 高度Rb为摩擦副间隙平均高度,即 δ 312 10 - 6 m。 将以上参数代入计算公式,则外端面密封的泄 漏流量 q1 2143810 - 6 m3/ s; 内端面密封的泄漏流量 q2 119510 - 6 m3/ s; 配流盘上的总泄漏流量为 qq1q2 4138810 - 6 m3/ s 2163310 - 1 L/ min。 212 实验分析 为了便于实验,对配水阀进行改造。改造后,电 机经减速后驱动轴5 ,扇形板上不开矩形槽,端盖1 上接进液口。通过测量配水盘各矩形槽的泄漏量, 得内喷雾系统配水阀的泄漏量曲线,见图2。 图2 泄漏量曲线 在端面密封摩擦副初期跑合阶段泄漏量很大, 经过跑合期间后,泄漏量逐步趋于一个稳定值。这 是由于在摩擦副初期跑合期阶段,摩擦副表面粗糙 不平,密封间隙较大,因此泄漏量也大。经过跑合期 后,由于粗糙凸起处的相互磨损,使密封间隙得到改 善,泄漏量也趋于稳定。实测泄漏量比计算值还要 大,其主要原因是计算时没有考虑到的因素很多。 3 结 语 由以上理论计算和实验分析得知影响配水阀泄 漏量的因素很多,配水阀密封性较差。因此,该种结 构形式的配水阀无法满足横轴式掘进机内喷雾系统 定向喷雾的要求,这已在现场使用中得到证明。 [责任编辑宋建勋] 95煤 第9卷第2期