30/06/2015

Stan aktualny i perspektywy rozwoju konstrukcji pomp w ZFMG POWEN.

W artykule omówiono konstrukcję i parametry aktualnie produkowanych w ZFMG POWEN pomp, przeznaczonych w pierwszym rzędzie dla krajowego górnictwa węglowego. Szczególną uwagę poświęcono pompom wirowym wielostopniowym, stosowanym w układach głównego odwadniania kopalń oraz pompom wirowym do cieczy zanieczyszczonych. Przedstawiono ważniejsze potrzeby użytkowników oraz działania producenta dla ich zaspokojenia a także możliwe kierunki dalszego rozwoju konstrukcji pomp. W części końcowej sprecyzowano zadania do realizacji prac w zakresie postępu w tej dziedzinie.


Pompy stanowią podstawową produkcję Zabrzańskiej Fabryki Maszyn Górniczych POWEN i choćby z tej racji ich rozwój musi się znaleźć w centrum zainteresowania zatrudnionych w niej pracowników. Do czasu odkrycia innego sposobu przemieszczenia płynów między dwoma miejscami, co w chwili obecnej trudno sobie wyobrazić, będziemy świadkami stałego usprawniania tych maszyn, znajdujących zastosowanie w wielu dziedzinach życia.

Rozwój produkcji pomp w ZFMG POWEN musi nadążać za rozwojem pomp w skali światowej, a niniejszy artykuł ma na celu nakreślenie skali potrzeb i zakresu koniecznych działań w tym kierunku. W artykule dokonano podziału aktualnie produkowanych w ZFMG POWEN pomp na 5 grup:

1. pompy wirowe wielostopniowe  -  wysokociśnieniowe,

2. pompy wirowe wielostopniowe -  średniociśnieniowe,

3. pompy wirowe do cieczy zanieczyszczonych

4. pompy zatapialne,

5. pompy specjalne.

W dalszej części artykułu omówiono pompy zgodnie z dokonanym powyżej podziałem uwzględniając fakt, że produkcja pomp w ZFMG POWEN jest nastawiona w pierwszym rzędzie na zaspokojenie potrzeb górnictwa węglowego.

Rys. 1. Zbiorczy wykres pracy pomp OW-AM i OWH.

Rys. 1. Zbiorczy wykres pracy pomp OW-AM i OWH.

Rys. 2. Schemat konstrukcyjny pomp OW-AM.

Rys. 2. Schemat konstrukcyjny pomp OW-AM.


Pompy wirowe wielostopniowe – wysokociśnieniowe.

Produkowane aktualnie w ZFMG POWEN pompy wirowe wielostopniowe wysokociśnie­niowe OW-AM i OWH przeznaczone są do głównego odwadniania kopalń. Parametry tych pomp związane są z istniejącymi potrzebami, a w szczególności z głębokościami pokładów wydobywczych oraz wielkością dopływu wód w jednostce czasu.

Na rysunku 1 pokazano zbiorczy wykres pracy pomp OW-AM i OWH, a na rysunku 2 schemat konstrukcyjny pompy OW-AM. Pompy OWH mają budowę zbliżoną do pomp OW-AM; charakteryzuje je natomiast mocniejsza kon­strukcja kadłubów i dławnic, co umożliwia pracę tych pomp w układzie szeregowym wg rys. 3, w którym pompa OWH przejmuje ciśnienie z pompy wstępnej OW-AM. Taki zespół pom­powy umożliwia w chwili obecnej jednopo­ziomowe odwadnianie kopalń o głębokości do 1400 m, co całkowicie zaspokaja potrzeby w tym zakresie na najbliższe dziesięciolecia.

Rys. 3. Schemat układu szeregowego pompy OWH z pompą OW-AM.

Rys. 3. Schemat układu szeregowego pompy OWH z pompą OW-AM.

Rys. 4. Układ odciążenia osiowego w pompie OW-AM.

Rys. 4. Układ odciążenia osiowego w pompie OW-AM.

Pompy OW-AM i OWH są pompami wiro­wymi, odśrodkowymi, wielostopniowymi w ukła­dzie poziomym, z zamkniętymi wirnikami i kie­rownicami łopatkowymi. Kadłub pompy ma budowę członową. Zespół wirujący jest ułożyskowany w łożyskach ślizgowych smarowa­nych pierścieniowo smarem płynnym. Napór osiowy jest równoważony przez układ odciąże­nia osiowego pokazany na rys. 4. Wał w miej­scach wyjścia z kadłubów jest uszczelniony w dławnicach miękkim szczeliwem sznuro­wym. Podstawowe elementy układu przepły­wowego pomp OW-AM, takie jak: wirniki, kierownice, ścianki i pierścienie ochronne wykonywane są w 3 wersjach materiałowych:

  • do wody czystej i lekko zanieczyszczonej -  z żeliw niskostopowych,
  • do wody mocno zanieczyszczonej mechanicznie – z brązów,
  • do wody zasolonej – ze staliwa kwasoodpornego.

Pompy OWH produkuje się w dwu ostat­nich wersjach materiałowych.

Rozwój produkcji pomp OW-AM i OWH z układami przepływowymi z brązu i staliwa kwasoodpornego nastąpił w ZFMG POWEN w okresie ostatnich 3 lat. Osiągnięto dzięki temu znaczną poprawę trwałości tych pomp w eksploatacji. Należy jednak stwierdzić, że wielkość produkcji pomp w obu tych wersjach nie pokrywa aktualnych potrzeb użytkowników, a wynika to z dwu zasadniczych powodów:

  • stan wód kopalnianych nie ulega poprawie, a nawet się pogarsza. Jest to wynikiem m.in. obniżania poziomów wydobywczych kopalń, co wiąże się z większym zasoleniem wód. Niedostateczna jest też dbałość użytkowników o osadniki, co wpływa na wzrost udziału zanieczyszczeń mechanicznych w wodzie, szczególnie w przypadku stosowania podsadzki hydraulicznej,
  • możliwości produkcyjne ZFMG POWEN przy obecnym zapotrzebowaniu ilościowym są niewystarczające. Wynika to m.in. stąd, że pracochłonność wykonania elementów np. ze staliwa kwasoodpornego jest około 4-krotnie wyższa od pracochłonności wykonania podobnych elementów z żeliwa.

Potrzeby górnictwa w zakresie pomp wirowych wysokociśnieniowych.

Potrzeby górnictwa w zakresie pomp wirowych wysokociśnieniowych należy rozważać w wielu płaszczyznach. W pierwszym rzędzie są to po­trzeby ilościowe, dotyczące zarówno dostaw aktualnie produkowanych pomp, jak również części zamiennych do maszyn eksploatowa­nych, w tym wielu takich, których produkcji już zaniechano. Zaspokojenie tych potrzeb jest pierwszym obowiązkiem fabryki. Podstawowe parametry pomp OW-AM i OWH takie jak: wysokości podnoszenia i wydajności pokrywają aktualne potrzeby w 100%. Pozostają do roz­wiązania takie zagadnienia, jak:

  • poprawa sprawności produkowanych pomp,
  • zmniejszenie mas i gabarytów,
  • zwiększenie trwałości poprzez lepsze dostosowanie pomp do istniejących warunków pracy.

Działania w kierunku poprawy sprawności pomp wirowych wysokociśnieniowych. 

W zakresie poprawy sprawności aktualnie pro­dukowanych pomp OW-AM i OWH ZFMG POWEN współpracuje z wieloma ośrodkami naukowo-badawczymi, w tym z Instytutem Ma­szyn Przepływowych PAN w Gdańsku, Instytu­tem Maszyn i Urządzeń Energetycznych Poli­techniki Śląskiej w Gliwicach, Instytutem Ma­szyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej w Łodzi, Ośrodkiem Badawczo-Rozwojowym Pomp Przemysłowych w Warszawie i Centrum Mechanizacji Górnictwa KOMAG w Gliwicach. Niezależnie od tej współpracy prowadzi się wła­sne badania w oparciu o pompy modelowe o konstrukcji przedstawionej na rys. 5, które umożliwiają przebadanie wielu układów prze­pływowych, porównanie wyników badań i wybór układu optymalnego dla danej wielkości. Prace te będą prowadzone również w najbliższych latach, a układy przepływowe lepsze od dotych­czasowych będą wdrażane do produkcji. Szcze­gółowe badania układów przepływowych pomp wielostopniowych prowadzone przez IMP Poli­techniki Łódzkiej wykazały dalsze rezerwy w konstrukcji kadłubów, przewałów i kierownic badanych pomp. Drogą badań, przez określenie wektorów prędkości cieczy w kanałach przepły­wowych oraz wielkości ciśnień w poszczególnych punktach kanału ustalono źródła strat energii w badanych pompach. Są to działania żmudne lecz skuteczne. Współpraca ZFMG POWEN z ośrodkami naukowo-badawczymi w zakresie badań będzie owocować w najbliższym czasie podwyższeniem sprawności pomp, ponieważ optymalizacja układów przepływowych powinna się odbywać przede wszystkim tą drogą.

Działania w kierunku obniżenia mas i gabarytów pomp.

Istnieje wiele możliwości obniżenia mas i ga­barytów pomp. Znaczne obniżenie zużycia ma­teriałów w produkcji pomp jest jednak możliwe tylko w szczególnych przypadkach, do których należy zaliczyć:

  • wprowadzenie istotnych zmian konstrukcyjnych wynikających głównie z podwyższenia prędkości obrotowych,
  • zastosowanie materiałów o większej wytrzymałości lub mniejszej masie właściwej,
  • zmniejszenie grubości elementów szczególnie materiałochłonnych.
Rys. 5. Schemat konstrukcyjny pompy modelowej do badań układów przepływowych w ZFMG POWEN.

Rys. 5. Schemat konstrukcyjny pompy modelowej do badań układów przepływowych w ZFMG POWEN.

W obecnych konstrukcjach pomp OW-AM brak większych rezerw wytrzymałościowych, umożliwiających zmniejszenie mas kadłubów przez zmianę grubości ścianek. Rezerwy takie istnieją w pompach OWH, które projektowano z myślą o stosowaniu w układach szeregowych wg rys. 3, przy założeniu maksymalnych ciśnień pmax = 15,0 MPa. Z uwagi na duże zapotrzebo­wanie kopalń na te pompy w zakresie wysokości podnoszenia H = 700-1000 m celowe jest pod­jęcie produkcji drugiej wersji pomp OWH, dostosowanej do pracy w układzie ze ssaniem. Produkcja taka rozpocznie się w 1987 r. Znaczne zmniejszenie mas aktualnie produkowanych pomp OW-AM i OWH jest możliwe przy zasto­sowaniu kierownic odśrodkowych z bocznym wypływem wg rys. 7. Taką konstrukcję kierow­nic posiada obecnie tylko pompa OWH-250, a pozostałe pompy typoszeregów OW-AM i OWH mają kierownice o budowie zbliżonej do przedstawionej na rys. 6. Najwięcej możli­wości zmniejszenia zużycia materiałów w pro­dukcji, obniżenia mas i gabarytów pomp daje jednak zwiększenie prędkości obrotowych tych maszyn. Jest to oczywiście związane również z zagadnieniem trwałości i zwiększonymi wy­mogami w zakresie jakości wykonania, ale po rozwiązaniu tych problemów korzyści będą największe.

W ostatnim czasie w ZFMG POWEN wy­konano 2 prototypowe, 6-stopniowe pompy OW-200D o parametrach:

  • Q = 500 m3/h,
  • H = 900 m,
  • n = 2900 obr/min.
Rys. Fragment układu przepływowego pompy wirowej wielostopniowej z kierownicą łopatkową i przewałem bezłopatkowym.

Rys. 6.  Fragment układu przepływowego pompy wirowej wielostopniowej z kierownicą łopatkową i przewałem bezłopatkowym.

Rys. 7. Fragment układu przepływowego pompy z kierownicą o wypływie bocznym.

Rys. 7. Fragment układu przepływowego pompy z kierownicą o wypływie bocznym.

Maksymalna liczba stopni pompy imax = 8 umożliwia uzyskanie wysokości podnoszenia Hmax = 1200 m. Wdrożenie tych pomp do pro­dukcji przemysłowej umożliwi zastąpienie aktualnie produkowanych zespołów pompo­wych OW-250AM + OWH-250, napędzanych silnikami o prędkości obrotowej n=1450, jedną pompą OW-200D. Możliwe jest w tym ukła­dzie wielokrotne zmniejszenie masy i znaczne zmniejszenie gabarytów zespołu pompowego. Będzie to miało w przyszłości wpływ na zmniej­szenie kosztu budowy nowych pompowni. Przewidujemy wykonanie następnej wielkości pompy typoszeregu OW-D o wydajności Q = 315 m3/h. Wdrażanie pomp OW-D do eks­ploatacji w pompowniach istniejących wiąże się jednak z przebudową fundamentów i rurociągów, ze zmianą silników napędowych, a w wielu wypadkach wymagałoby również przebudowy sieci zasilającej w energię elek­tryczną. W wielu istniejących kopalniach takie zmiany byłyby nieopłacalne. W związku z tym pompy OW-D przewidziane są przede wszyst­kim dla nowych kopalń oraz nowych poziomów wydobywczych w kopalniach istniejących.

Znaczne możliwości zmniejszenia gabarytów pompowni głównego odwadniania daje rów­nież budowa pionowych pomp głębinowych. Zastosowanie tych pomp w krajowych kopal­niach wymaga jednak głębszej analizy, podjęcia produkcji odpowiednich silników, a także zmiany niektórych przepisów dotyczących pro­jektowania kopalń.

Działania w kierunku podwyższenia trwałości pomp.

Spośród kilkuset analizowanych pomp głów­nego odwadniania kopalń większość posiadała trwałość niezadowalającą zarówno producenta, jak też użytkownika. Szczegółowe dane doty­czące trwałości tych pomp zawarto w tabeli 1.

Tab. 1. Trwałość pomp stosowanych w okładach głównego odwadniania kopalń.

Tab. 1. Trwałość pomp stosowanych w okładach głównego odwadniania kopalń.

Niska trwałość pomp wynika z wielu przy­czyn, do których należą m.in.:

  • niedokładny dobór parametrów pomp do charakterystyki oporów rurociągu,
  • zły stan wód kopalnianych,
  • niedostateczna dbałość obsługi o pompy.

ZFMG POWEN, m.in. poprzez działalność służb serwisowych i współpracę z kopalniami oraz biurami projektów, ma pewien wpływ na eliminację tej grupy przyczyn obniżenia trwałości pomp. Jest to jednak działalność wyrywkowa, umożliwiająca rozwiązanie pojedynczych przypadków. Główne wysiłki konstruktorów kieruje się na dostosowanie pomp do istnieją­cych, trudnych warunków pracy w kopalniach.

Wody kopalniane można podzielić na 3 za­sadnicze grupy:

  • wody lekko zanieczyszczone chemicznie i   mechanicznie,
  • wody z przeważającym zanieczyszczeniem mechanicznym,
  • wody mocno zasolone.

W pierwszym przypadku trwałość pomp w typ owym wykonaniu materiałowym jest wystarczająca. W przypadku wód mocno za­nieczyszczonych mechanicznie, które występują w kopalniach stosujących podsadzkę hydrau­liczną, wykonanie układu przepływowego z brą­zu przedłuża trwałość pompy 2-4-krotnie w sto­sunku do wykonania z żeliw niskostopowych. Częstej wymiany wymagają jednak elementy układu odciążenia osiowego pokazane na rys. 4. Wyeliminowanie tego mankamentu nie jest proste; posiadamy jednak koncepcje możliwych rozwiązań. Jednym z nich jest zabudowa sepa­ratora zanieczyszczeń wg patentu ZFMG POWEN nr 135737 zgodnie z rys. 8. Badania modelowe (10) prowadzone w IMiUE Politech­niki Śląskiej wykazały skuteczność działania takiego separatora, który eliminuje 60-90% zanieczyszczeń mechanicznych znajdujących się w pompowanej wodzie. Pozostałą część za­nieczyszczeń stanowią najmniej szkodliwe ziarna o   najmniejszej granulacji. Wdrożenie tego roz­wiązania do produkcji przemysłowej pomp OW- AM i OWH będzie możliwe po przeprowadzeniu badań eksploatacyjnych, w warunkach szcze­gólnego zanieczyszczenia pompowanych wód.

Innym sposobem przedłużenia trwałości układu odciążenia jest rozwiązanie pokazane na rys. 9, zastosowane w prototypowej pompie OW- 200D, w której występuje częściowe odciążenie za pomocą łożyska osiowego zabudowanego w komorze olejowej. Istotne jest w tym wy­padku to, że w czasie uruchamiania i zatrzy­mywania pompy pierścienie w układzie odcią­żenia są od siebie oddalone, a całość obciążenia przenosi łożysko osiowe. Częstotliwość urucho­mień pompy ma zdecydowany wpływ na trwa­łość układu odciążenia osiowego. Rozwiązaniem docelowym jest pompa głównego odwadniania bez tarczy odciążającej. Jednym z możliwych rozwiązań jest budowa pompy z 2 sekcjami wirników o przeciwnym kierunku przepływu pompowanej cieczy. Taka konstrukcja była w przeszłości stosowana w produkowanych w ZF- MG POWEN pompach OWB. Produkcji tych pomp zaniechano w latach siedemdziesiątych, m.in. z uwagi na niską trwałość dławnicy we­wnętrznej i komplikacje związane z jej wymianą. Powrót do tej konstrukcji byłby możliwy w jed­nym z 3 wariantów:

  • z możliwością wykorzystania separatora zanieczyszczeń zabudowanego przed dławnicą wewnętrzną zgodnie z patentem ZFMG POWEN nr 135737,
  • z podziałem wału pompy w części środkowej, co umożliwia łatwość dostępu do dławnicy. Rozwiązanie to, pokazane na rys. 10, zostało opatentowane w UP PRL nr patentu 129690,
  • z wykorzystaniem komory pośredniej między 2 sekcjami wirników zgodnie z patentem ZFMG POWEN nr 134571.
Rys. 8. Układ odciążenia osiowego z separatorem zanieczyszczeń.

Rys. 8. Układ odciążenia osiowego z separatorem zanieczyszczeń.

9

Rys. 9. Układ odciążenia osiowego w prototypowej pompie OW-200D.

Rys. 10. Schemat konstrukcyjny pompy wielostopniowej z wałem dzielonym w części środkowej.

Rys. 10. Schemat konstrukcyjny pompy wielostopniowej z wałem dzielonym w części środkowej.

Rozwiązania te wymagają jednak badań eksploatacyjnych i mogą być wdrożone do pro­dukcji przemysłowej po ich zakończeniu.

W przypadku występowania wód mocno za­solonych szczególnego znaczenia nabiera dobór materiałów konstrukcyjnych na poszczególne elementy układu przepływowego. Trwałość wir­ników i kierownic wykonanych ze staliwa kwasoodpornego jest w tych warunkach kilkakrot­nie wyższa od trwałości elementów wykonanych z żeliwa niskostopowego. Wykonanie tych ele­mentów ze staliw kwasoodpornych, mimo znacz­nie zwiększonej pracochłonności, jest zatem całkowicie uzasadnione.

Eksploatacja pomp OW-250AM i OW- 300AM w kopalniach Jaworznicko-Mikołowskiego Gwarectwa Węglowego wykazuje, że w warunkach występowania wód mocno zaso­lonych również inne elementy pompy powinny być wykonane z materiałów odpornych na ich działanie. Wykonywanie kadłubów pomp ze staliw kwasoodpornych jest skomplikowane pod względem technologicznym i powoduje znaczny wzrost pracochłonności i kosztów produkcji. Należy zatem szukać rozwiązań zastępczych przy zachowaniu zarówno możli­wości produkcyjnych wytwórcy, jak również istotnych walorów wyrobu.

Jednym z możliwych rozwiązań jest stoso­wanie wkładek z materiałów odpornych na działanie soli w tych fragmentach kadłubów, które są szczególnie narażone na uszkodzenia i mają decydujący wpływ na ich trwałość. Do­tyczy to w pierwszym rzędzie pasowań i wę­złów związanych z uszczelnieniami. W br. opracowano dokumentację 2 pomp: OW-250 AMK i OWH-200K wg tej koncepcji, której zasadniczym celem jest zmniejszenie praco­chłonności i kosztu wykonania pomp przy za­chowaniu ich zalet eksploatacyjnych. Rozwią­zanie docelowe będzie zmierzać do konstrukcji pompy z typowych tworzyw – żeliw i staliw węglowych chronionych w warstwach granicz­nych przez pokrycia metaliczne i niemetaliczne, nanoszone na metal podstawowy. Obecnie ZFMG POWEN nie jest jeszcze przygotowana do produkcji pomp wg tej technologii. Uwaga ta dotyczy również innych producentów pomp. Zbyt rozrzutne stosowanie drogich i rzadkich materiałów jest jeszcze obecnie złem koniecz­nym dla światowej techniki.

Pompy wirowe, wielostopniowe – średniociśnieniowe.

Aktualnie produkowane są w ZFMG POWEN pompy wirowe, wielostopniowe – średniociśnieniowe typoszeregu OS-AM, stosowane w górnic­twie przede wszystkim do pomocniczego od­wadniania kopalń, przy wysokościach podno­szenia do ok. 250 m. Parametry pomp OS-AM przedstawiono na rys. 11, a na rys. 12 pokaza­no schemat konstrukcyjny pompy.

Pompy OS-AM powstały przez modernizację produkowanych do roku 1984 pomp typoszere­gu OS-A. Modernizacja opierała się głównie na życzeniach użytkowników, m.in.: wzmocniono węzły łożyskowe, wzmocniono łapy i ucha pod śruby ściągowe, dostosowując te węzły do specyficznych warunków górniczych. Wpro­wadzono ułatwienia demontażowe oraz 2 no­we wersje materiałowe, analogicznie jak w omawianych wcześniej pompach OW-AM, dostosowując pompy OS-AM do przetłaczania wód zasolonych i zanieczyszczonych mecha­nicznie.

Rys. 11. Zbiorczy wykres pracy pomp OS-AM.

Rys. 11. Zbiorczy wykres pracy pomp OS-AM.

Rys. 12. Schemat konstrukcyjny pompy OS-AM.

Rys. 12. Schemat konstrukcyjny pompy OS-AM.

Pompy OS-AM są – podobnie jak OW-AM i   OWH – pompami wirowymi odśrodkowymi, wielostopniowymi, o budowie poziomej, z wirni­kami zamkniętymi i kierownicami łopatkowy­mi oraz kadłubami o budowie członowej. Od­różnia je od pomp OW-AM i OWH sposób odciążenia siły osiowej. W przypadku pomp OS- AM odciążenie jest realizowane przez otwory odciążające w tylnych tarczach wirników, a po­zostałą część siły osiowej przenosi łożysko osiowe. W przypadku pomp OS-AM wszystkie łożyska – dwa promieniowe i jedno wzdłużne – są łożyskami tocznymi smarowanymi smarem płynnym.

Potrzeby górnictwa w zakresie pomp wirowych średniociśnieniowych i działania ZMFG w tym zakresie.

Podobnie jak w przypadku pomp wysokoci­śnieniowych występuje istotne zapotrzebowanie ilościowe dotyczące dostaw nowych pomp OS-AM i części zamiennych do maszyn eksploatowa­nych w kopalniach. Potrzeby te są zaspokajane w pierwszej kolejności. Podstawowe parametry pomp OS-AM, takie jak: wysokości podnosze­nia i wydajności w zasadzie pokrywają aktualne potrzeby kopalń. Pozostają do rozwiązania, po­dobnie jak w przypadku pomp OW-AM i OWH, zagadnienia:

  • poprawy sprawności,
  • zmniejszenia mas i gabarytów,
  • zwiększenia trwałości.

Można dodać, że potrzeba działania w tych kierunkach będzie stale aktualna. Główne kie­runki prowadzonych działań są zbieżne z poda­nymi wcześniej przy omawianiu pomp OW-AM i  OWH, dlatego nie będziemy ich powtarzać. Należy jedynie uwzględnić różnice w kon­strukcji pomp średnio- i wysokociśnieniowych. Uwaga ta dotyczy w szczególności tarczowego układu odciążenia osiowego, który w pompach OS-AM nie występuje.

W najbliższych latach powinien zostać wdrożony do produkcji, w miejsce pomp OS-AM, nowy typoszereg pomp oznaczony symbolem OS-C, o skorygowanych nieco parametrach pracy i podwyższonych sprawnościach. W roku bieżącym wykonany będzie prototyp pierwszej pompy z nowego typoszeregu oznaczony sym­bolem OS-125C, który w roku 1987 poddamy badaniom laboratoryjnym i eksploatacyjnym. Wyniki tych badań, które prowadzone będą wspólnie z CMG KOMAG w Gliwicach i OBR PP w Warszawie, zadecydują o tempie wdraża­nia do produkcji całego typoszeregu OS-C.

Pompy wirowe do cieczy zanieczyszczonych.

Aktualnie produkowane są w ZFMG POWEN 4 typoszeregi pomp jednostopniowych, znajdują­cych zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu przy pompowaniu wód lekko i mocno zanie­czyszczonych mechanicznie. Pompy te ozna­czono symbolami PH, PG, OŁ i PŁ. Pompy PH wg rys. 13 są pompami jednostopniowymi, z wirnikami zamkniętymi, osadzonymi na końcu wału napędowego. Posiadają budowę poziomą, z króćcem wlotowym wzdłuż osi wału. Są prze­znaczone do przetłaczania wód zanieczyszczo­nych węglem, żwirem, rudą, piaskiem itp. o gra­nulacji do 52 mm w zależności od wielkości pompy. Dopuszczalna gęstość pompowanej mieszaniny pmax=1700 kg/m . Podstawowe elementy układu przepływowego wykonane są ze staliwa stopowego obrabianego cieplnie.

Rys. 13. Schemat konstrukcyjny pompy PH.

Rys. 13. Schemat konstrukcyjny pompy PH.

Rys. 14. Fragment układu przepływowego pompy PH.

Rys. 14. Fragment układu przepływowego pompy PH.

Rys. 15. Zbiorczy wykres pracy pompy PH.

Rys. 15. Zbiorczy wykres pracy pompy PH.

Na rysunku 14 pokazano fragment układu przepływowego pompy PH, a na rysunku 15 zbiorczy wykres pracy całego typoszeregu. Kon­strukcja pomp PH umożliwia łączenie 2 pomp w szereg, co pozwala osiągnąć podwojenie wyso­kości podnoszenia zespołu pompowego w sto­sunku do wykresu na rys. 15. Jedna z pomp ty­poszeregu PH wykonywana jest również w wersji z wirnikiem o swobodnym przepływie. Fragment układu przepływowego tej pompy, oznaczonej symbolem PH-100S, pokazano na rys. 16.

Pompy PG wg rys. 17 są pompami jedno­stopniowymi, z wirnikami otwartymi o budo­wie zbliżonej do pomp PH. Podstawowe ele­menty układu przepływowego, pokazanego na rys. 18, pokryte są wykładzinami gumowymi.

Rys. 16. Fragment układu przepływowego pompy PH-100S.

Rys. 16. Fragment układu przepływowego pompy PH-100S.

Rys. 17. Schemat konstrukcyjny pompy PG.

Rys. 17. Schemat konstrukcyjny pompy PG.

Rys. 18. Fragment układu przepływowego pompy PG.

Rys. 18. Fragment układu przepływowego pompy PG.

Rys. 19. Fragment układu przepływowego pompy PG-200P.

Rys. 19. Fragment układu przepływowego pompy PG-200P.

W ostatnich latach w miejsce wykładzin gumowych wprowadzamy odporniejsze na zużycie wykładziny poliuretanowe. Aktualnie produkowana jest jedna wielkość pompy z wy­kładzinami poliuretanowymi oznaczona symbo­lem PG-200P. Pompa ta budowana jest z wir­nikiem zamkniętym zgodnie z rys. 19.

Pompy PG-200P w specyficznych warun­kach pracy, np. przy pompowaniu wody z pia­skiem, wykazują trwałość znacznie wyższą od trwałości pomp typoszeregu PH. Dopuszczalna gęstość pompowanej mieszaniny pmax=1400 kg/m3.

Na rysunku 20 pokazano zbiorczy wykres pracy pomp PG. Należy przyjąć, że pompy z wykładzinami gumowymi stanowią w ZFMG Powen produkcję zanikową.

Pompy OŁ, których schemat konstrukcyjny pokazano na rys. 21 są pompami jednostopniowymi, z wirnikami zamkniętymi. Pompy te mają budowę poziomą z króćcem wlotowym usytuowanym prostopadle do osi wału. Inne niż w pompach PH usytuowanie wirnika na wale pomp OŁ sprawia, że dławnica uszczel­niająca wał znajduje się po stronie dopływowej -   przed wirnikiem, a zatem narażona jest na działanie znacznie niższych ciśnień niż ma to miejsce w pompach PH. Pompy OŁ są stoso­wane przede wszystkim w obiegach cieczy ciężkiej w zakładach przeróbczych węgla. Do­puszczalna gęstość pompowanej mieszaniny pmax =2200 kg/m3. Zbiorczy wykres pracy tych pomp pokazano na rys. 22.

Pompy PŁ, których schemat konstrukcyjny pokazano na rys. 23, są pompami jednostopniowymi, z wirnikami zamkniętymi, dwustrumieniowymi, z kadłubami dzielonymi w płasz­czyźnie poziomej, przechodzącej przez oś wału. Stosowane są do wody lekko zanieczyszczonej w obiegach wodnych zakładów przeróbczych węgla. Dopuszczalna gęstość pompowanej mieszaniny pmax=1200 kg/m3, przy granulacji zanieczyszczeń do 5 mm. Zbiorczy wykres pracy pomp PŁ pokazano na rys. 24.

Potrzeby użytkowników w zakresie pomp do cieczy zanieczyszczonych.

Aktualnie produkowane w ZFMG POWEN pom­py do cieczy zanieczyszczonych cieszą się dobrą opinią większości użytkowników. Są to pompy o  prostej konstrukcji, zbliżonej do rozwiązań stosowanych przez czołowe firmy zagraniczne. Użytkownicy są jednak zainteresowani ciągłym usprawnianiem tych pomp, które powinny się
odznaczać m.in.:

  • dużą trwałością elementów układu przepływowego,
  • niezawodnością i trwałością dławnic,
  • pewnością i niezawodnością działania układu łożyskowego,
  • możliwie wysoką sprawnością przy pompowaniu określonej mieszaniny wody z ciałami stałymi,
  • możliwością hydrotransportu ciał stałych o określonej granulacji na coraz większe odległości,
  • łatwością demontażu i wymiany uszkodzonych elementów.

Trwałość elementów układu przepływowego.

O trwałości poszczególnych elementów układu przepływowego decydują właściwości pompo­wanego medium i zastosowane materiały kon­strukcyjne oraz w pewnym stopniu cechy geo­metryczne elementu.

Spośród materiałów konstrukcyjnych, w pro­dukcji ZFMG POWEN stosuje się najczęściej staliwo stopowe, wysokochromowe, obrabiane cieplnie, oraz wykładziny poliuretanowe. Jed­nym z kierunków działań na najbliższe lata jest rozszerzenie stosowania poliuretanu.

Aktualnie prowadzi się przygotowanie do wykonania prototypowych pomp typoszeregu OŁ-AP z wykładzinami poliuretanowymi po­dobnymi do przedstawionych na rys. 19.

Dla pomp typoszeregu PH trwają poszuki­wania materiału o wyższej odporności na ściera­nie od stosowanego obecnie staliwa SP4, przy zachowaniu możliwie dobrej obrabialności. Wyniki badań eksploatacyjnych pomp wska­zują również na potrzebę zmiany kształtu nie­których elementów układu przepływowego dla poprawy ich trwałości. Na podstawie tych ba­dań przystąpiono np. do wykonania nowych form na wirniki poliuretanowe do pomp PG- 200P. W trakcie realizacji jest wykonanie 3 prototypowych pomp nowego typoszeregu OŁ-A. W konstrukcji tych pomp zawarto wyniki do­świadczeń z wieloletniej eksploatacji pomp OŁ.

Niezawodność i trwałość dławnic.

W pompach typoszeregu OŁ i PŁ dławnice usytuowane są po stronie dopływowej – przed wirnikiem – i w związku z tym narażone są na działanie niskich ciśnień, zakładając pracę tych pomp z najczęściej spotykanym niewielkim napływem. Przy znacznie wyższych ciśnieniach pracują dławnice w pompach PH, jak to wyni­ka z ich parametrów pracy wg rys. 15.

Rys. 20. Zbiorczy wykres pracy pompy PG.

Rys. 20. Zbiorczy wykres pracy pompy PG.

Rys. 21. Schemat konstrukcyjny pompy OŁ.

Rys. 21. Schemat konstrukcyjny pompy OŁ.

Rys. 22. Zbiorczy wykres pracy pomp OŁ.

Rys. 22. Zbiorczy wykres pracy pomp OŁ.

Z oczy­wistych względów usprawnianie dławnic pomp do cieczy zanieczyszczonych skupia zatem uwagę konstruktorów na pompach ty­poszeregu PH. Możliwości w tym zakresie jest wiele, a wśród nich m.in.:

  • odciążenie dławnicy za pomocą urządzenia zmniejszającego ciśnienie w bezpośrednim sąsiedztwie dławnicy. Spośród wielu możliwych rozwiązań przedstawiono na rys. 25 układ wg patentu ZFMG POWEN nr 119111,
  • stosowanie nowych rozwiązań dławnic ze szczeliwem miękkim lub dławnic mechanicznych z doprowadzeniem środków smarujących dławnice z zewnątrz,
  • stosowanie nowych technologii wykonania tulei dławnicowych. W tej dziedzinie ZFMG prowadzi współpracą m.in. z Instytutem Maszyn Przepływowych i Instytutem Techniki Jądrowej w Warszawie. Rozwiązanie docelowe będzie zawierać wy­niki wszystkich trzech ww. kierunków działań.
Rys. 23. Schemat konstrukcyjny pompy PŁ.

Rys. 23. Schemat konstrukcyjny pompy PŁ.

Rys. 24. Zbiorczy wykres pracy pomp PŁ.

Rys. 24. Zbiorczy wykres pracy pomp PŁ.

Rys. 25. Układ odciążenia dławicy pompy PH.

Rys. 25. Układ odciążenia dławicy pompy PH.

Pewność i niezawodność działania układu łożyskowego.

Problem trwałości układu łożyskowego wystę­puje sporadycznie w największych pompach typoszeregu PH i tylko w szczególnie trudnych warunkach pracy tych pomp. Istotna jest w tym wypadku dbałość użytkownika o pompy i prze­strzeganie zasady natychmiastowej wymiany uszkodzonych elementów układu wirującego, a w szczególności wirników, które ulegają na­turalnemu zużyciu przy pompowaniu mediów o właściwościach silnie ścierających. Użytkownik musi pamiętać o tym, że wraz z postępującym zużyciem wirnika zmienia się wielkość sił ob­ciążających łożyska, co jest wynikiem wzrostu niewyrównoważenia mas wirujących. Źle pojęta w tym wypadku oszczędność może prowadzić w konsekwencji do znacznych strat. Z badań prowadzonych w ZFMG POWEN wynika rów­nież oczywisty wniosek: jak istotne jest stosowa­nie odpowiednich środków smarujących łoży­ska. Nie może być odstępstw w tym zakresie od zaleceń producenta.

Niezależnie od powyższego prowadzone są działania zmierzające do dalszego usprawniania układów łożyskowych w omawianych pom­pach. Wykonano szereg badań w tym zakresie, a dalsze badania będą prowadzone w najbliż­szym czasie.

Sprawność pomp do cieczy zanieczyszczonych.

Specyfika zastosowania pomp do cieczy zanie­czyszczonych sprawia, że tak istotny dla ogółu maszyn problem – jakim jest ich energochłon­ność – znajduje się niejednokrotnie na planie drugim, ustępując w tym przypadku miejsca zagadnieniom pierwszoplanowym, takim jak:

  • uzyskanie zdolności przetłaczania mediów z zawartością ciał stałych o określonej, niejednokrotnie bardzo dużej granulacji,
  • uzyskanie możliwie wysokiej trwałości elementów układu przepływowego.

Rozumiejąc te zagadnienia musimy się zgo­dzić np. z koniecznością stosowania w specyficz­nych przypadkach niskosprawnych pomp o swo­bodnym przepływie wg rys. 16, a także wirni­ków 2 i 3-łopatkowych o grubościach łopatek znacznie odbiegających od optymalnych z hy­draulicznego punktu widzenia. Dopiero po speł­nieniu podstawowych założeń konstrukcji może mieć miejsce optymalizacja pomp m.in. pod kątem poprawy sprawności energetycznej.

W ostatnich latach, w szczególności dzięki badaniom Głównego Instytutu Górnictwa w Ka­towicach, uzyskano cenne dane o możliwych kierunkach optymalizacji układów przepły­wowych. Z badań tych wynika m.in., że dla specyficznych mediów zaprojektowane układy przepływowe uzyskują sprawności wyższe w warunkach eksploatacyjnych od sprawności tych układów przy pompowaniu wody czystej w warunkach laboratoryjnych. Zaproponowa­no nowe zasady projektowania wirników do tych pomp. Doświadczenia GIG będą systema­tycznie wykorzystywane, a nowe układy prze­pływowe po badaniach laboratoryjnych i eks­ploatacyjnych będą wdrażane do produkcji.

Zagadnieniem niezależnym od powyższego, a ściśle związanym z energochłonnością pomp jest dobór parametrów pomp do układu.

Aktualnie stosowane w Polsce i wielu in­nych krajach – o średnim a nawet wysokim poziomie technicznym – sposoby dopasowania parametrów pompy i układu pompowego stają się przestarzałe i nieekonomiczne. Dotychczas w tym celu stosuje się:

  • dławienie za pomocą kryz i zasuw,
  • zmianę cech geometrycznych wirnika, a w szczególności jego średnicy zewnętrznej,
  • zmianę prędkości obrotowej pompy za pomocą przekładni lub sprzęgła hydrokinetycznego.

Przyszłość należy jednak do napędów o zmiennej częstotliwości, które znajdują prak­tyczne zastosowanie w niewielu przodujących krajach świata. Również w Polsce uczyniono pierwsze kroki w tym zakresie. Producentom pomp wypada tylko czekać na szybki postęp w tej dziedzinie, a w szczególności na wdrożenie do produkcji przemienników umożliwiających regulację prędkości obrotowej silników o mocy do 250, a nawet 400 kW.

Korzyści wynikające ze stosowania napędów o zmiennej częstotliwości to przede wszystkim:

  • bezstopniowa zmiana prędkości obrotowych w zakresie od 0-1,15 wartości prędkości znamionowych silników, co odbywa się praktycznie bez zmiany sprawności silników,
  • miękki rozruch eliminujący wysokie uderzenia prądowe występujące w typowych silnikach indukcyjnych,
  • uniknięcie potrzeby wytwarzania i magazynowania wirników o różnych średnicach, gdyż prędkość obrotową pompy można zawsze dopasować do warunków pracy stosując wirnik o optymalnej średnicy,
  • uniknięcie nadmiernego zapasu wysokości podnoszenia i wydajności pompy, normalnie zakładanych dla pokrycia błędów oceny warunków pracy.

Szczególnie wysokie oszczędności dają na­pędy o zmiennej częstotliwości w układach hydrotransportu mieszanin w kopalniach i elek­trowniach z uwagi na częste zmiany warunków pracy pomp w tych instalacjach.

Inne zagadnienia związane z hydrotransportem.

Duże znaczenie dla użytkowników pomp, a w szczególności dla służb remontowych mają wszelkie usprawnienia konstrukcyjne ułatwia­jące montaż i demontaż tych maszyn. Jest to dziedzina wdzięczna dla konstruktorów, a moż­liwości w tym zakresie nigdy nie zostaną wy­czerpane. Ciągłe usprawnianie konstrukcji pomp produkowanych w ZFMG POWEN jest oczywi­ście także możliwe, przy założeniu rozsądnego wyważania kosztów produkcji i zysków w eks­ploatacji. Wielce pomocna jest w tym względzie współpraca producenta z użytkownikami. Dla ZF- MG POWEN dużego znaczenia nabierają wystę­pujące aktualnie nowe potrzeby w zakresie pa­rametrów pomp do cieczy zanieczyszczonych. Potrzeby te dotyczą w szczególności:

  • możliwości przetłaczania mieszanin z ziarnami o coraz większej granulacji,
  • zwiększenia wysokości podnoszenia pomp dla realizacji hydrotransportu na coraz większe odległości, bez konieczności budowy kosztownych przepompowni.

Trwają prace nad realizacją obydwu w/w. zadań. W najbliższym czasie w pompie PH-250 zostanie poddany badaniom laboratoryjnym wirnik umożliwiający pompowanie mieszanin z ziarnami o granulacji do 90 mm.

W ub. roku, w oparciu o projekt Instytutu Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śl. w Gliwicach, wykonano w ZFMG POWEN prototypową pompę TM-125 o ciekawej kon­strukcji, z przeznaczeniem do pracy w elek­trowniach, w instalacjach hydrotransportu na znaczne odległości. Pompa ta osiągnęła zało­żone parametry pracy:

Q = 200 m3/h,

H = 250 m, n = 960 obr/min, przy p = 1000 kg/m3.

W czasie badań eksploatacyjnych w  elek­trowni, w instalacji hydrotransportu żużla i po­piołu, pompa będzie przetłaczać mieszaninę o  gęstości do 1700 kg/m3 i granulacji ziaren do 10 mm. Niezależnie od tego w ZFMG PO- WEN trwają prace nad wykonaniem prototy­powego agregatu do transportu szlamów, ozna­czonego symbolem ATS-150, o następujących parametrach:

Q=120 m3/h,

H = 200 m, n=1450 obr/min,

dopuszczalna gęstość pmax =1700 kg/m3, dopuszczalna granulacja ziaren do 40 mm. Dokumentację tego agregatu opracowano w ZFMG POWEN przy współpracy z KWK Wieczorek, która będzie prowadzić badania eksploatacyjne prototypu.

Omawiając zagadnienia związane z pompa­mi do cieczy zanieczyszczonych skupiono się celowo na pompach stacjonarnych, uznając pompy zatapialne za temat do odrębnych rozwa­żań, o specyficznej problematyce, choć oczywi­ście wiele uwag dotyczy w równej mierze oby­dwu grup pomp.

Pompy zatapialne.

Aktualnie produkowane są w ZFMG POWEN pompy zatapialne oznaczone symbolami P-1B, P-2B, P-5A, PK-80 i PK-80S. Pompy zatapialne są przenośnymi pompami wirowymi, odśrod­kowymi, o napędzie elektrycznym, stosowanymi do pracy przy częściowym lub całkowitymzanurzeniu w pompowanej cieczy. Elementy układu przepływowego, wykonane z materiałów odpornych na ścieranie, dopuszczają pompo­wanie cieczy zanieczyszczonych mechanicznie, a ognioszczelna obudowa silników umożliwia pracę tych pomp w obszarach zagrożonych wybuchem metanu. Dopuszczalna gęstość pom­powanego medium pmax=1200 kg/m3.

Rys. 26. Charakterystyki pracy pomp zatapialnych P-A, P-B, PK.

Rys. 26. Charakterystyki pracy pomp zatapialnych P-A, P-B, PK.

Rys. 27. Schemat konstrukcyjny pompy zatapialnej P-1B.

Rys. 27. Schemat konstrukcyjny pompy zatapialnej P-1B.

Charakterystyki pracy ww. pomp pokazano na rys. 26, a schemat konstrukcyjny pompy P-1B na rys. 27. Podobną budowę posiadają pozostałe pompy zatapialne produkowane w ZFMG POWEN. Pompy PK-80 i PK-80S wyróżniają się większymi kanałami przepły­wowymi, co umożliwia stosowanie tych pomp do przetłaczania ścieków miejskich i przemy­słowych. Pompy P-1B i P-2B produkowane są z wirnikami otwartymi, podobnie jak pompy PG wg rys. 18.

Pompy P-5A i PK-80 budowane są z wir­nikami zamkniętymi o konstrukcji zbliżonej do przedstawionej na rys. 14, natomiast pompy PK-80S mają wirniki o swobodnym przepły­wie jak na rys. 16. Aktualnie prowadzone są w ZFMG POWEN intensywne prace nad mo­dernizacją pomp zatapialnych, które skrótowo omówimy poniżej.

Potrzeby górnictwa w zakresie pomp zatapialnych.

Rozwój górnictwa pociąga za sobą wzrost wy­magań w stosunku do maszyn stosowanych w procesie wydobycia. Spośród pomp produ­kowanych w ZFMG POWEN najpowszechniej­sze zastosowanie w kopalniach znajdują pompy zatapialne. Wymagania stawiane fabryce w za­kresie tych pomp są różnorodne – dotyczą za­równo parametrów pracy, jakości wykonania, nowoczesności konstrukcji, automatyzacji pra­cy, jak również zaspokojenia podstawowego zapotrzebowania ilościowego.

Obecnie produkcja ZFMG POWEN obej­muje tylko pompy zatapialne o wydajności do 260 m3/h i wysokości podnoszenia do 38 m zgodnie z rys. 26. Produkcja tych pomp w ilości dziesięciu tysięcy szt. rocznie zaspokaja naj­pilniejsze potrzeby kopalń. Pompy zatapialne o wyższych parametrach pracy są aktualnie importowane z tzw. II strefy płatniczej, głównie z firmy Flygt.

Działania ZFMG w celu zaspokojenia potrzeb górnictwa w zakresie pomp zatapialnych.

Potrzeby użytkowników i analiza stanu techniki wskazują nam kierunki prowadzonych działań, do których należy zaliczyć w szczególności:

  • badania układów przepływowych nowej generacji pomp zatapialnych pod kątem ich optymalizacji, przy zapewnieniu nieprzeciążalnych charakterystyk poboru mocy. Prace w tym zakresie prowadzone są przy ścisłej współpracy z Instytutem Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej, a uzyskane dotychczas wyniki w niektórych przypadkach przewyższają osiągnięcia czołowych firm zagranicznych,
  • wdrażanie postępu w dziedzinie automatyzacji sterowania pracą pomp zatapialnych. Działania w tym zakresie prowadzimy przy ścisłej współpracy z Gwarectwem Automatyzacji Górnictwa EMAG w Katowicach, a szczegółowe osiągnięcia w tej dziedzinie przedstawione zostaną w odrębnym opracowaniu,
  • wdrażanie do produkcji nowych wielkości pomp zatapialnych w celu eliminacji importu pomp tego typu. W wyniku współpracy z IMP PŁ i GAG EMAG opracowano i wykonano szereg prototypów nowych pomp, które przechodzą cykl badań laboratoryjnych i atestacyjnych, przewidzianych dla maszyn przeznaczonych do pracy w podziemiach kopalń. Dalsze wielkości pomp nowej generacji wykonywane będą w najbliższych miesiącach po zakończeniu prac przez IMP Politechniki Łódzkiej w zakresie optymalizacji układów przepływowych do tych pomp,
  • usprawnianie węzłów uszczelniających oraz dostosowanie doboru materiałów konstrukcyjnych i technologii wykonania do wzrastających potrzeb i zmieniających się warunków pracy. Wykorzystujemy w tym zakresie bogate doświadczenia z eksploatacji pomp zatapialnych w kopalniach przy pompowaniu wód o zróżnicowanych charakterystykach.

Nowe pompy zatapialne w produkcji ZFMG.

W roku 1987 wprowadzone zostaną do pro­dukcji pompy oznaczone symbolami P-1BA i   P-2BA o parametrach zgodnych z przedsta­wionymi na rys. 26 dla pomp P-1B i P-2B. Nowością w tych pompach będzie czujnik tem­peratury regulujący pracę pompy, a w szczegól­ności jej automatyczne załączanie i wyłączanie wraz ze zmianą stopnia zanurzenia pompy w wodzie. W tym samym roku wprowadzone zostaną do produkcji nowe pompy:

P-3C o mocy P=22 kW i parametrach od­powiadających pompie P-5A wg wykresu na rys. 26 oraz PK-80B i PK-80BS o mocy P = 5,5 kW i   nieco wyższych parametrach od przedstawio­nych na rys. 26 dla pomp PK-80 i PK-80S.

Aktualnie zaawansowane jest również przygotowanie produkcji nowego typoszeregu pomp P-C, przewidzianego do wdrożenia w la­tach 1988-1990. Nowy typoszereg pomp zata- pialnych powinien zawierać następujące wiel­kości pomp:

  • P-1C o mocy …1,1 kW na napięcie 220, 380 i 500 V
  • P-2C ” 4,5 kW, 380 i 500 V
  • P-3C ” 22 kW, 380 i 500 V
  • P-4C ” 45 kW, 500 V
  • P-5C ” 90 kW, 500 V

oraz wymienione wcześniej pompy PK-80B i  PK-80BS o mocy 5,5 kW na napięcie 380 i   500 V. Pompy o mocy do 5,5 kW będą budo­wane wraz z aparaturą podłączeniowo-sterującą zawartą w ich konstrukcji, co uprości podłącze­nie pomp do sieci. Dotychczas w warunkach górniczych podłączenie do sieci odbywało się poprzez wyłącznik KWSOI. Wyeliminowanie tych wyłączników z instalacji pomp zatapialnych jest niewątpliwym osiągnięciem i dużym usprawnieniem ich obsługi. Wdrożenie ww. pomp do produkcji pokryje podstawowe po­trzeby górnictwa w tym zakresie na kilka naj­bliższych lat.

Pompy specjalne.

Poza omówionymi wcześniej pompami w ZFMG POWEN produkowane są również pompy:
• tłokowe, oznaczone symbolami T i WT
• wirowe, oznaczone symbolami ZW, GS, S i PP.
Dla potrzeb niniejszego opracowania nazwano je pompami specjalnymi. W tym wypadku ograniczymy się jedynie do przedstawienia ich konstrukcji i parametrów pracy oraz krótkiego opisu przeznaczenia tych pomp. W najbliż­szych latach pompy te będą nadal produko­wane, a postęp w ich konstrukcji i technologii wykonywania będzie m.in. pochodną rozwoju produkcji pomp omawianych wcześniej.

Rys. 28. Schemat konstrukcyjny pompy T-100/32.

Rys. 28. Schemat konstrukcyjny pompy T-100/32.

Rys. 29. Schemat konstrukcyjny pompy WT-30.

Rys. 29. Schemat konstrukcyjny pompy WT-30.

Pompy tłokowe T-100/32 i T-140/32.

Pompa T-100/32 wg rys. 28 stanowi wyposaże­nie hydraulicznego agregatu zasilającego AZ-2SM przeznaczonego do zasilania zmechanizowa­nych obudów ścianowych, przesuwników hy­draulicznych i innych urządzeń hydraulicznych przystosowanych do parametrów tego agregatu. Zespół pompowy może pompować wodę prze­mysłową oraz emulsję olejowo-wodną. Analo­giczne zastosowanie posiadają pompy T-140/32 w agregatach AZE-4, o wyższej niż AZ-2SM wydajności.

Parametry pracy obu pomp podano w ta­beli 2.

tab2

Pompy tłokowe WT-30.

Pompy typu WT-30 wg rys. 29 są przeznaczone do pompowania wody zawierającej niewielkie ilości zanieczyszczeń mechanicznych. Znajdują zastosowanie przede wszystkim do pompowania płuczki przy wierceniach wielkośrednicowych. Do napędu pomp WT stosowane są ogniosz- czelne silniki elektryczne oraz silniki pneuma­tyczne. Parametry pracy tych pomp podano w tabeli 3.

tab.3.

Pompa wirowa ZW-50.

Pompa ZW-50 stanowi wyposażenie agregatu zraszającego AQUA-1. Jest to pompa wirowa, wielostopniowa, o konstrukcji zbliżonej do pomp OS-AM wg rys. 12. Przystosowana jest do pracy z napływem w wysokości do 2 MPa. Charaktery­stykę pracy pompy ZW-50 pokazano na rys. 31.

Rys. 30. Schemat konstrukcyjny pompy GS-100K.

Rys. 30. Schemat konstrukcyjny pompy GS-100K.

Rys. 31. Charakterystyka pracy pompy ZW-50.

Rys. 31. Charakterystyka pracy pompy ZW-50.

Pompa głębinowa GS-100K.

Pompy głębinowe GS-100K wg rys. 30 są wie­lostopniowymi pompami wirowymi o budowie pionowej, przeznaczonymi do wydobywania wody ze studni i otworów wiertniczych w ce­lach użytkowych oraz do obniżania poziomu wód zaskórnych. Szczególnie powszechne jest stosowanie tych pomp w kopalniach siarki.

Elementy układu przepływowego wykona­ne są z tworzywa sztucznego, co umożliwia ich łatwą wymianę bezpośrednio przy studni bez potrzeby transportu pompy do warsztatu na­prawczego.

Charakterystykę pracy pomp GS-100K pokazano na rys. 32.

Rys. 32. Charakterystyka pracy pompy GS-100K.

Rys. 32. Charakterystyka pracy pompy GS-100K.

Pompa wirowa samozasysająca S-12R.

Pompa S-12R wg rys. 33 jest samozasysająca pompą wirową, krążeniową, dwustopniową, w układzie poziomym. Stosowana jest do pom­powania wody czystej w urządzeniach do nawilgacania pokładów węglowych. Ponadto jest sto­sowana wszędzie tam gdzie należy użyć pompy o niewielkiej wydajności i dużej wysokości podnoszenia.

Rys. 33. Schemat konstrukcyjny pompy S-12 R.

Rys. 33. Schemat konstrukcyjny pompy S-12 R.

Charakterystykę pracy pompy S-12R po­kazano na rys. 34.

Rys. 34. Charakterystyka pracy pompy S-12 R.

Rys. 34. Charakterystyka pracy pompy S-12 R.

Pompa wirowa z napędem pneumatycznym PP-1T.

Pompa PP-1T wg rys. 35 jest lekką, przenośną pompą wirową z napędem pneumatycznym. Ma ona zastosowanie głównie do odwadniania przodków, przekopów itp. Jest przystosowana do pompowania wody zanieczyszczonej mechanicznie o gęstości dopuszczalnej pmax = 1200 kg/m3 i max granulacji ziaren do 5 mm.

Rys. 35. Schemat konstrukcyjny pompy PP-1T.

Rys. 35. Schemat konstrukcyjny pompy PP-1T.

Charakterystykę pracy pompy pokazano na rys. 36.

Rys. 36. Charakterystyka pracy pompy PP-1T.

Rys. 36. Charakterystyka pracy pompy PP-1T.

Rozwój konstrukcji i technologii budowy pomp w ZFMG POWEN jest możliwy i będzie realizowany. Aby jednak postęp techniczny był wdrażany możliwie szybko należy podjąć pewne działania wyprzedzające, które stworzą wa­runki dla prawidłowego rozwoju. Do działań tych zaliczamy:

  • reorganizację zaplecza techniczno-badawczego w fabryce z wykorzystaniem niektórych doświadczeń z działalności ZDMP przy ZFMG w latach siedemdziesiątych,
  • modernizację zakładowej stacji prób w celu umożliwienia badań pomp nowej generacji,
  • rozwój metod badawczych w ośrodkach naukowych w kraju w zakresie optymalizacji układów przepływowych w celu przyspieszenia procesów projektowo-badawczych,
  • zapewnienie dostaw krajowych silników 0  mocy do 2 MW i prędkości obrotowej n=1450 oraz n = 2900 obr/min dla napędu pomp OWH i OW-D,
  • zapewnienie dostaw krajowej armatury na ciśnienie do 16 MPa dla instalacji pomp OWH i OW-D w kopalniach,
  • zapewnienie dostaw silników do pomp zatapialnych o mocy do 90 kW w ilości niezbędnej dla produkcji pomp P-C,
  • zapewnienie dostaw krajowych dławnic mechanicznych wysokiej jakości dla produkcji pomp P-C, a w przyszłości również OS-C i odpowiedników pomp PH,
  • zwiększenie dostaw części zamiennych i odlewów ze stopów specjalnych z kooperacji, w celu odciążenia ZFMG POWEN od pewnej części zadań produkcyjnych.

Z treści artykułu wynikają również inne za­dania warunkujące prawidłowy rozwój krajowej produkcji pomp w przyszłości: Do zadań tych należą:

  • rozwój napędów o zmiennej częstotliwości,
  • rozwój technologii i pokrywania metali powłokami ochronnymi,
  • rozwój technologii odlewania i wdrażanie do produkcji nowych stopów odlewniczych,
  • rozwój automatyzacji i sterowania w procesie odwadniania,
  • weryfikacja przepisów dotyczących projektowania i modelu kopalń,
  • uruchomienie produkcji silników głębinowych o mocy do 2 MW w celu wdrożenia do eksploatacji pomp głębinowych dla głównego odwadniania kopalń.

inż. Wiesław Kańtoch


Literatura

  1. Karassik. I.I.:The centrifugal pumps out of the past -into the future. World Pumps – June 1984.
  2. Zarzycki M.:Problem pomp stosowanych w górnictwie węglowym. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 1983, nr 4.
  3. Kamiński Z.:Rudzki E.: Pompy górnicze do cieczy mechanicznie zanieczyszczonych. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 1983, nr 4.
  4. Kańtoch W., Wilk St.: Górnicze, stacjonarne pompy odwadniające. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 1983, nr 4.
  5. Kania E., Zarzycki M.: Automatyzacja górniczych pomp odwadniających. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 1983, nr 5.
  6. Wilk St.: Kierunki rozwoju górniczych stacjonarnych pomp odwadniających. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 1983, nr 5.
  7. Kania E., Pawlik R., Wróblewski A.: Ocena typoszeregu pomp przenośnych zatapialnych w wykonaniu przeciwwybuchowym i propozycje zmian. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 1983, nr 5.
  8. Rudzki E., Wróblewski A.: Pompy i wentylatory produkcji Zabrzańskiej Fabryki Maszyn Górniczych POWEN. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 1983, nr 6.
  9. Olejarczyk A., Miszko M., Marek J, Domagala W. Sikora Z., Nowak T., Kołodziej S.: Analiza potrzeb w zakresie głównego odwadniania kopalń oraz perspektywiczne określenie parametrów pracy. Opracowanie Głównego Biura Studiów i Projektów Górniczych BPG Katowice – 1984.10.05.
  10. Korczak A., Trybus P., Jaszek Z., GerlichJ.: Badania modelowe skuteczności oczyszczania wody w układzie tarczy odciążającej według projektu ZFMG POWEN. Opracowanie Instytutu Maszyn Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej.

Komentarz autora po latach: 

„Artykuł został napisany w latach 80-tych XX w. Wspomniane w nim realia ekonomiczne tamtego okresu, jak na przykład trudności w znalezieniu na rynku odpowiedniej armatury lub kłopoty z uzyskaniem wystarczającej ilości staliw nierdzewnych uległy, na szczęście, zmianie. Zwraca natomiast uwagę trafność wielu prognoz technicznych. Przykładowo, w tamtym okresie stosowanie przetworników częstotliwości do regulacji parametrów pomp było zagadnieniem z pogranicza science-fiction, a mimo to zostało wskazane w artykule jako kierunek rozwoju techniki pompowej, co na przestrzeni lat znalazło potwierdzenie. Na podkreślenie zasługuje fakt, że ZFMG POWEN w okresie kiedy, jak stwierdzono w artykule, nie posiadała wystarczających zdolności produkcyjnych aby sprostać zapotrzebowaniu rynku, czyli nie musiała martwić się o zbyt swoich produktów, prowadziła na tak szeroką skalę prace badawczo rozwojowe. Było to działanie wynikające głównie z ambicji technicznych firmy, jako że nie było wymuszone konkurencją na rynku. Wiele zamierzeń omawianych w artykule zostało zrealizowanych. Firma poszła od tego czasu znacznie dalej, na przykład opracowując nowe typoszeregi pomp wysokociśnieniowych H i średniociśnieniowych M mające zastąpić poprzednie konstrukcje. Mniej optymistyczną refleksją jaka się nasuwa jest to, że w związku z obecnymi problemami ekonomicznymi górnictwa maleją możliwości wdrażania w tej branży nowoczesnych rozwiązań technicznych, do czego przyczynia się polityka zakupów po najniższej cenie z brakiem uwzględniania kosztów eksploatacji oraz brakiem poszanowania dla praw autorskich do dokumentacji konstrukcyjnych przysługujących firmom ponoszącym nakłady na rozwój techniki. „


 

 

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Możesz użyć następujących tagów oraz atrybutów HTML-a: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>