Пневматическая очистка от снега

Пневмоочистительная машина типа ПОМ

Учитывая опыт создания и тенденции развития снегоуборочной техники, можно сказать, что в настоящее время она стала более универсальной благодаря многофункциональности создаваемых средств.

В настоящее время на уровень практического и достаточно широкого применения вышел метод выдувания снега с пути.

За последние двадцать лет создано большое количество различных машин, существенно облегчающих работу служб по уборке снега на станциях, одной из которых является пневмоочистительная машина ПОМ-2 (Рисунок 11).

Рисунок 11 – Пневмоочистительная машина типа ПОМ

Машины оснащаются вентиляторами высокого давления (ВДН-17, ВДН-18, ВМ-18А и т.д.). Схема устройства пневмоочистительной машины ПОМ-2 приведена на рисунке 12.

Рисунок 12 – Схема устройства пневмоочистительной машины ПОМ-2

К достоинствам машины можно отнести её применение в условиях обильных снегопадов.

Для оценки эффективности работы различных систем удаления снега на стрелочных переводах ОАО «ВНИИЖТ» были проведены испытания рассмотренных выше систем удаления снега на стрелочных переводах.

Целью работы являлось определение надежности и эффективности применения различных существующих и инновационных систем обеспечения безотказной работы стрелочных переводов в зимних условиях.

В ходе работы решались задачи:

— формирование подхода к организации и проведению испытаний, обеспечивающего сравнимость результатов и оценок систем обеспечения безотказной работы стрелочных переводов в зимних условиях;

— получение представленных оценочных данных о работе существующих и инновационных систем;

— разработка технических требований к системам и подсистемам обеспечения безотказной работы стрелочных переводов в зимних условиях, исходя из опыта их применения.

Для решения поставленных задач были взяты под наблюдение системы с характерными условиями эксплуатации на наиболее распространённых стрелочных переводах. Во время наблюдений в течение года с определенной периодичностью фиксировались следующие параметры:

— Частота переводов стрелки, раз/сутки;

— Температура дн. /ноч., о С;

— Время работы системы, час/сутки;

— Количество включений системы, раз/сутки;

— Затраты энергии, кВт/ч;

— Количество отказов системы, раз/сутки;

— Перерывы в работе (продолжительность отказов), час/сутки;

— Трудозатраты на обслуживание системы, чел.-час;

— Дополнительные трудозатраты на очистку перевода, чел.-час;

Полученные данные позволяют дать предварительную оценку определения стоимости жизненного цикла каждой из систем.

Работа в настоящее время продолжается. По завершении работы будет определена стоимость жизненного цикла систем и целесообразность применения каждой из систем в различных условиях.

В настоящее время можно сказать следующее: каждая из систем имеет преимущества для конкретных условий работы, поэтому применять целесообразно все системы.

На основании уже полученных данных можно предварительно рекомендовать сферы применения различных систем обеспечения надежной работы стрелочных переводов в зимних условиях.

Систему а втоматической пневмообдувки стрелочных переводов рекомендуется применять на путях станций, где нет достаточной электрической мощности для использования систем электрообогрева стрелочных переводов или на путях, где затруднено обслуживание электрообогрева стрелочных переводов.

Систему шланговой пневмообдувки стрелочных переводов рекомендуется использовать в качестве дополнительной системы к системам электрообогрева и автоматической пневмообдувки стрелочных переводов, для очистки зоны крестовин и соединительной части стрелочных переводов. Рекомендуется так же использовать в качестве резерва при обильных снегопадах.

Систему электрообогрева стрелочных переводов рекомендуется использовать на путях всех категорий, где имеются достаточные электрические мощности для ее установки.

Систему газообогрева стрелочных переводов рекомендуется использовать на путях, где не хватает электрических мощностей для обогрева стрелочных переводов. При использовании поджига от солнечной батареи, система газообогрева может применяться в автономном режиме на станциях, где полностью отсутствуют возможности применения других систем.

Систему геотермального обогрева стрелочных переводов рекомендуется использовать на большой группе стрелочных переводов. В этом случае стоимость жизненного цикла становится соизмерима со стоимостью системы электрообогрева стрелочных переводов.

Пневмоочистительную машину типа ПОМ эффективно применять в условиях обильных снегопадов на сети дорог для очистки горловин станций и станционных путей. Недостатком системы является необходимость регулярных проходов машины по стрелочному переводу. Для обеспечения работы машины требуются дополнительно локомотив и технологические окна.

Планируется продолжить наблюдения за различными системами очистки стрелочных переводов для определения эффективности их применения, для более точной и полной оценки определения их эффективности в различных условиях эксплуатации, а также с целью усовершенствования различных систем удаления снега на стрелочном переводе.

Источник

Стационарные устройства для текущей очистки стрелок от снега. Очистка пути от засорителей

Очистка стрелок от снега. В системе снегоборьбы большое значение имеет обеспечение бесперебойной работы централизованных стрелочных переводов. Периодическая очистка стрелок снегоуборочными машинами на крупных или промежуточных станциях не может решить эту задачу, так как в период снегопадов и метелей из-за напрессовки снега между остряком и рамным рельсом и в других подвижных частях стрелочного перевода может произойти отказ в работе уже в течение нескольких минут. Поэтому централизованные стрелочные переводы оборудуются средствами текущей очистки.

Наиболее широкое распространение на сети железных дорог получили устройства пневматической очистки стрелок. Для текущей очистки используются также тепловые устройства (электрические и газовые обогреватели, применение которых еще не вышло из стадии экспериментальных работ). Пневматические устройства предназначаются для удаления выпадающего снега из зоны остряков и рамных рельсов путем периодической продувки этой зоны сжатым воздухом. По мере накопления снега на других частях стрелочных переводов он должен убираться машинами или другими средствами.

Существует несколько типов пневмообдувочных устройств, разработанных институтом ГТСС (Гипротранссигналсвязь). Эти устройства отличаются главным образом системой питания сжатым воздухом и управления:

а) однопрограммное пневмообдувочное устройство с шаговой системой управления. Эти устройства применяются главным образом на крупных станциях и узлах в районах слабой снегозаносимости, обеспечивают поочередную очистку стрелок от снега с заданным (постоянным) режимом работы;

б) многопрограммное пневмообдувочное устройство с блочной системой управления для крупных станций и узлов с интенсивной поездной и маневровой работой в районах средней и сильной за-носимости. Блочная система управления в отличие от шаговой имеет три способа включения: циклический — поочередно на всех стрелках, как и при шаговом управлении; групповой — на наиболее деятельных стрелках, выделенных в отдельную группу; индивидуальный — на любой стрелке по необходимости с учетом погодных условий. При всех способах включения предусмотрено три режима работы: облегченный, нормальный и усиленный;

в) пневмообдувочное устройство с малым компрессором для промежуточных станций, участков с диспетчерской централизацией, а также для отдельных стрелок, удаленных от станции.

Во всех типах пневмообдувочных устройств обязательные элементы — установленная на стрелке арматура — трубы с соплами (гребенки), направляющими сжатый воздух в пространство между остряком и рамным рельсом, и электропневматические клапаны ЭПК-64, обеспечивающие подачу сжатого воздуха из пневматической магистрали к арматуре. Клапан ЭПК-64 состоит из двух самостоятельных клапанов, каждый из которых связан со своей гребенкой арматуры. Сжатый воздух подается клапаном ЭПК-64 только в арматурную гребенку отжатого остряка.

Для питания сжатым воздухом пневмообдувочных устройств применяются стационарные или передвижные компрессорные установки различной производительности. Воздухоразводящая сеть рассчитывается из условия обеспечения давления перед электропневматическим клапаном на каждой стрелке порядка 0,5 МПа, поэтому в местах, значительно удаленных от компрессорной станции, устанавливают воздухосборники. При подаче сжатого воздуха в разводящую сеть предусматриваются охлаждение и осушка воздуха.

Во всех типах пневмообдувочных устройств давление воздуха перед ЭПК порядка 0,47 — 0,5 МПа. Продолжительность обдувки за один цикл 4—5 с. Время цикла повторной продувки около 6 мин. (При блочной системе управления разработаны также режимы с интервалами в 2 и 0,6 мин.)

Автоматические пневмообдувочные устройства дополняются устройствами пневматической шланговой ручной очистки. Колонки для подсоединения переносного шланга длиной 10—15 м устанавливаются для обслуживания одной или группы стрелок. Ручная пневматическая очистка стрелок выполняется не менее чем двумя монтерами пути, один из которых старший.

Устройства пневматической очистки стрелок должны включаться в работу сразу же в начале снегопада или метели, так как уплотненный снег, образовавшийся между остряком и рамным рельсом после перевода стрелки, трудно поддается выдуванию.

Очистка пути от засорителей. Летом пути очищают от засорителей снегоуборочными машинами со щеточным рабочим органом при помощи ротора-питателя. Подъемную часть конвейера с подрезным ножом устанавливают в промежуточное положение. Междупутье очищают боковыми щетками. Во время уборки мусора щеточными рабочими органами происходит интенсивное пы-ление, поэтому эти работы обычно выполняют после дождей. При работе в сухое время рекомендуется предварительно увлажнять очищаемую поверхность пути. Для этого к снегоуборочному поезду прицепляют цистерну с водой и через сливное устройство поливают путь. Как показывает опыт, одной 50-тонной цистерны достаточно для поливки примерно 10 путей.

Самоходные снегоуборочные машины СМ-3 и СМ-4 оборудованы поливочными устройствами, которые непосредственно, не поливая путь, создают водяные завесы над рабочими органами. При этом значительно меньше расход воды. При уборке засорителей нужно следить за тем, чтобы толщина слоя материала на лентах конвейеров полувагонов была не больше 500 мм (т. е. слой засорителей не должен превышать черты, нанесенной с внутренней стороны на стенках полувагонов). При уборке засорителей происходит повышенный износ механизмов, поэтому если дистанция пути располагает несколькими машинами, рекомендуется для этих целей выделять только одну или две машины.

Очистка пути от более толстого слоя засорителей и углубление междупутья выполняются путевой уборочной машиной системы Балашенко.

На станциях междупутья углубляются для того, чтобы улучшить отвод воды с земляного полотна, так как при увеличенном слое балласта или засорителей на междупутье вода из середины колеи не отводится, наоборот, она скапливается там, стекая с междупутий.

Очищают путь в середине колеи на глубину до 70 мм ниже уровня головки рельса средним элеватором, а междупутье на глубину до 400 мм ниже уровня головки рельса боковыми элеваторами. Скорость передвижения машины 3—5 км/ч.

Путевые уборочные машины системы Балашенко, модернизированные с установкой щеточного питателя, используются для очистки пути от снега и засорителей, так же как и машины СМ-2, но из-за того что питатель установлен в базе машины (между ходовыми тележками), он может работать только прн сравнительно неглубоком снеге. При планировании организации работ с применением машины Балашенко для углубления междупутья необходимо учитывать, что минимальное расстояние между осями смежных путей, при котором может производиться работа боковым элеватором без закрытия соседнего пути, равно 4,8 м.

__________________

Зарегистрируйтесь , чтобы скачивать файлы.
Внимание! Перед скачиванием книг и документов установите программу для просмотра книг отсюда . Примите участие в развитии ж/д вики-словаря / Журнал «АСИ» онлайн

Источник

Пневматическая очистка резервуаров

В настоящей статье дается краткое описание пневматического метода механизированной очистки кровли вертикальных стальных резервуаров от снега, производится анализ норма-тивных документов и текущей допустимой высоты снежного покрова действующих резервуаров.

На перекачивающих станциях в зимний период приходится большое количество времени тратить на очистку крыш резервуаров от снега. Не смотря на значительное число привлекаемых к этому работников, высота снежного покрова часто в несколько раз превышает установленные нормативными документами допустимые значения. Допустимые значения высот снежного покрова для резервуаров, строительство которых производилось в различные периоды действия нормативных документов, представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Допустимые значения высот снежного покрова на кровле резервуаров

Действующий в период строительства нормативный документ

П р и м е ч а н и я:

1) в числителе дано число для резервуаров старше 5 лет, а также после капитального ремонта без замены толщины листов (коэффициент запаса по нагрузке К = 0,5), в знаменателе – для новых (до 5 лет), а также прошедших реконструкцию с заменой толщины листов (К = 0,7);

2) цветом выделен район по нагрузке от снегового покрова для большей части Республики Башкортостан

Так для резервуаров, построенных до 1985 г. по действующему тогда СНиП II-6-74 «Нагрузки и воздействия» [1], допустимый вес снегового покрова на 1 м 2 для IV района, к которому в те годы относилась большая часть Республики Башкортостан, равнялась 1500 Па. При этом допустимая высота снега на кровле составляла:

для резервуаров старше 5 лет и после капитального ремонта без замены толщины стенки – 127 мм;

для новых, а также прошедших реконструкцию без замены толщины листов резервуаров – 178 мм.

Для резервуаров 1985-2003 гг. постройки, сооружённых уже по требованиям СНиП 2.01.07-85 [2], допустимый вес снегового покрова на 1 м 2 определялся уже для V района, к которому в этот период относилась большая часть Республики Башкортостан, равнялась 2000 Па. Допустимая высота снега при этом составляла:

для резервуаров старше 5 лет после реконструкции – 169 мм;

для новых, а также прошедших реконструкцию без замены толщины листов резервуаров – 237 мм.

В 2003 г. вышел обновленный СНиП 2.01.07-85* [3], а затем и СП 20.133330.2011 [4], в которых значение снеговой нагрузки для нашего района было увеличено до 3200 Па. Допустимая высота снегового покрова для такой нагрузки составила:

для резервуаров старше 5 лет после реконструкции – 271 мм;

для новых, а также прошедших реконструкцию без замены толщины листов резервуаров – 380 мм.

Поскольку расчёты толщин стенок сооружённых резервуаров выполнялись по ранее действующим документам, пришлось снизить допустимую высоту снежного покрова для резервуаров построенных до 1985 г. до 59-83 мм, а для резервуаров, построенных в 1985-2003 гг., эти значения стали составлять 105-148 мм.

В СП 20.133330.2016 [5] снеговую нагрузку для нашего района сократили до 2500 Па. Допустимая высота снега теперь:

для резервуаров старше 5 лет после реконструкции – 212 мм;

для новых, а также прошедших реконструкцию без замены толщины листов резервуаров – 297 мм.

Расчёт нормативной высоты снегового покрова выполняется по формуле

К – коэффициент запаса по нагрузке, принимаемый для резервуаров со сроком эксплуатации до 5 лет включительно равным 0,7, а для резервуаров со сроком эксплуатации более 5 лет – равным 0,5 [6];

S_д – предельная расчётная снеговая нагрузка, указанная в рабочем проекте на резервуар, кг/м 2 ;

ρ – средняя плотность снега, принимаемая равной 600 кг/м 3 .

Сейчас по-прежнему существуют резервуары, которые были построены в 70-80-е гг., и, хотя они все ремонтировались, а некоторые даже реконструировались, основные толщины стенок и кровли остались неизменными. На данный момент для резервуаров, построенных до 1985 г. допустимая высота снежного покрова составляет 76-106 мм, для резервуаров 1985-2003 гг. – 135-189 мм.

Необходимо учитывать и то, что по результатам технической диагностики резервуара допустимая высота снегового покрова может быть занижена, вследствие чего вышеуказанные значения могут быть ещё меньше.

Такие величины обеспечить на практике существующим методом механической очистки (при помощи лопат) достаточно проблематично, а значит, резервуары в настоящее время могут эксплуатироваться с нарушением нормативных документов, что в дальнейшем может привести к несчастным случаям. К тому же, недостатком существующего метода является и то, что перед проведением работ по очистке резервуар должен быть выведен из товарно-транспортных операций.

Анализ причин аварий, произошедших в период с 2010 г. по 2015 г., по публикациям в разделе «Хроника аварий» журнала «Безопасность труда в промышленности» показал, что из-за разрушения элементов резервуаров от снеговой нагрузки произошло 4% аварий [7] .

На данный момент известны следующие способы предотвращения накопления снежных масс на кровле резервуаров:

электроподогрев с использованием греющего кабеля;

нанесение антиобледенительного покрытия.

Электроподогрев кровли резервуара осуществляется с помощью системы с саморегулирующим греющим кабелем во взрывозащищенном исполнении, размещаемом на кровле резервуаров с некоторым шагом. Основным элементом кабеля является греющая проводящая матрица, в основе производства которой лежит метод экструзии и последовательного равномерного охлаждения, благодаря чему он приобретает одинаковую мощность и сопротивление по всей длине.

Электрообогрев позволяет уменьшить количество работ повышенной опасности и риск повреждения оборудования при очистке кровли от снега и наледи.

К недостаткам способа можно отнести скапливание льда на отмостке резервуара от замёрзшей талой воды стекающей с кровли, а так же обмерзание этой воды на стенке, уменьшение коэффициента полезного действия устройства в процессе эксплуатации и затраты электроэнергии в процессе эксплуатации системы [7]. Наиболее существенными недостатками, из-за которых обогрев атмосферы не применяется, являются экономическая нецелесообразность, а также пожаро- и электроопасность.

Антиобледенительное покрытие – это стойкий к ультрафиолетовому излучению трудногорючий сверхскользкий полимерный материал на основе синтетического каучука с гидроизоляционными, антикоррозионными, атмосферостойкими, водоотталкивающими свойствами, лёгкий в нанесении и обладающий высоким сроком службы (5-8 лет).

Покрытие наносится в один-два слоя общей толщиной 150-180 мкм и состоит на 50% из толуола, на 30% – из фенилсиликата, 12% – из ЭД-20, 8% – АГМ-9 (состав варьируется). При этом расход материала составляет от 0,3 до 0,35 кг/м 2 . Условия нанесения – от минус 5 до плюс 25 °С [8].

Несмотря на все достоинства, данное покрытие не даёт значительно эффекта: с наветренной стороны снег сдувается и при отсутствии покрытия, с подветренной же стороны энергии ветра уже не достаточно для осуществления необходимого эффекта, к тому же площадки обслуживания (если таковые имеются) могут служить барьером, препятствующим сносу снега.

Применение воздуходувок для очистки кровли резервуаров от снега невозможно в настоящее время, поскольку таковые отсутствуют во взрывозащищенном исполнении. Заказ на изготовление безопасных для нефтегазовой промышленности воздуходувок выпускающим их предприятиям будет стоить для нефтегазовых компаний больших денежных затрат.

В настоящий момент предлагается механизированный способ очистки кровли резервуаров от снега за счёт создаваемого компрессором давления струи воздуха. Компрессор устанавливается в трёх метрах от подошвы наружной стенки обвалования. Воздух к очищаемому участку кровли направляется от компрессора по рукаву, длина которого выбирается в зависимости от геометрических параметров резервуаров и требований минимальных расстояний от них до подошвы обвалования (рисунок 1).

Рисунок 1 – Механизированный способ очистки кровли резервуаров

Предположительная необходимая длина рукава с учётом того, что очищаемый участок крыши резервуара диаметрально противоположен стороне расположения компрессора, для очистки резервуара объёмом 5000 м 3 составляет 55 м (22,8 + 12 + 12 + 5,2 + 3), для резервуара объёмом 10000 м 3 – 75 м (34,2 + 12 + 15 + 10,8 + 3), для резервуара объёмом 20000 м 3 – 88 м (45,6 + 12 + 15 + 12,4 +3). Рукава можно разделить на две части: стационарную и перемещаемую. Стационарная часть предполагается от компрессора до площадки обслуживания на кровле резервуара. Перемещаемая часть – это рукав длиной равной диаметру резервуара, которая переносится работником и подключается к стационарной на время очистки резервуара от снега. В этом случае длина стационарного рукава должна быть: для резервуара объёмом 5000 м 3 – не менее 32,2 м, для резервуара объёмом 10000 м 3 – не менее 40,8 м, для резервуара объёмом 20000 м 3 – не менее 42,4 м.

Для осуществления данного способа должны быть обеспечены необходимые значения расхода и давления воздуха. С целью их определения была выполнена серия экспериментов. На первом этапе было произведёно определение необходимого усилия для сдвига снежной массы внутри сугроба, равной ≈ 2 кг (слежавшийся снег), которое составило величину равную f_б = 5,9 кг, см. рисунок 2. Производилось несколько замеров со сдвигом различной массы. Из имеющегося оборудования и проведённых замеров было выбрано наибольшее значение усилия и соответствующая этому усилию масса.

Рисунок 2 – Проведение замера по определению усилия сдвига массы снега

На втором этапе экспериментов получены зависимости усилия воздуха f_б от расстояния L между выходным отверстием сопла и горизонтальной поверхностью для четырёх заданных значений избыточных давлений компрессора P (рисунок 3). Для дальнейших расчётов было принято решение об изучении зависимости усилия воздуха f_б от его массового расхода М для расстояния L между выходным отверстием сопла и горизонтальной поверхностью 20 и 40 см. Расстояние 40 см было принято исходя из удобства выполнения работ по очистке поверхности от снега, а 20 см – для сравнения.

В зависимости от создаваемого компрессором давления был определён массовый расход воздуха и его импульс соответственно по формулам [9]:

Рисунок 3 – Зависимости усилия создаваемого потоком воздуха от расстояния

между выходным отверстием сопла и горизонтальной поверхностью в эксперименте

Для критического режима истечения, как в нашем случае, формулы (2), (3) преобразуются к виду:

По экспериментальным данным в программе Table Curve 2D построены зависимости создаваемого компрессором усилия воздуха f_б от массового расхода М при расстояниях L между выходным отверстием сопла и горизонтальной поверхностью равных 20 и 40 см (рисунок 4).

Рисунок 4 – Зависимости усилия создаваемого потоком воздуха от массового расхода воздуха

Полученные при этом уравнения:

В программе Table Curve 3D рассмотрено поведение зависимости массового расхода М от усилия воздуха f_б и от расстояния между выходным отверстием сопла и горизонтальной поверхностью L (рисунок 5, а).

Ввиду невозможности создания имеющимся компрессором больших давлений было спрогнозировано поведение математической модели вне области экспериментальных точек (рисунок 5, б).

а) – в области экспериментальных точек;

б) – вне области экспериментальных точек

Уравнение зависимости М(L, f_б) для 3D-поля выглядит следующим образом

В качестве необходимых массовых расходов воздуха для создания усилия f_б = 5,9 кг по двум методам определены значения массового расхода воздуха при L равных 20 и 40 см: M_L=20 = 0,0791 кг/с, M_L=40 = 0,0877 кг/с. Минимально необходимый объёмный расход воздуха при стандартных условиях для L =20 см и L = 40 см, равен соответственно 236,32 и 262 м 3 /ч, при нормальных условиях 220,232 и 244,169 м 3 /ч.

Необходимая величина избыточного давления воздуха в начале рукава Р_н для расчетных массовых расходов воздуха при расстояниях L между выходным отверстием сопла и горизонтальной поверхностью равных 20 и 40 см, для различных значений внутренних диаметров d_рук и длин рукавов L_рук определяется по формуле

Коэффициент гидравлического сопротивления рукава определяется для режима течения в зоне квадратичного трения

Расчёты по формуле (10) для массового расхода M_L=40 = 0,0877 кг/с представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты расчёта избыточного давления воздуха в начале рукава

Источник