Јет усисни багер за ископавање песка: пројектовање система око пројекта

Багер са млазним усисом може изгледати релативно једноставно на палуби. Постоји понтон, дизел мотор, пумпа за песак, пумпа за воду високог притиска, усисни вод и испусни цевовод. У пракси, међутим, навођење система да произведе очекивану количину песка није само питање инсталирања веће пумпе.

Прво питање које обично постављамо је који материјал заправо лежи на кориту реке.

Растресити речни песак се веома разликује од збијеног песка. Ситни песак се понаша другачије од крупног песка који садржи шљунак. Нанос који изгледа лако за ископавање са површине може постати много тежи када усисна глава достигне радни слој. Стање материјала утиче на то колико је воде за млазање потребно, колико чврстих материја може ући у усисни систем и како се суспензија понаша унутар испусног цевовода.

Овде почиње дизајн млазног усисног багера.

Основни принцип рада је добро успостављен. Засебна пумпа за воду снабдева чисту воду под притиском у млазни систем. Млаз воде разбија или флуидизује околни седимент, док се настала мешавина песка и воде увлачи у усисни систем и транспортује кроз испусни вод. Студија Комисије за истраживање воде из 2002. описује млазну пумпу као систем за размену момента: брзи млаз чисте воде ствара област ниског притиска који увлачи мешавину песка и воде у комору за мешање, а затим у испусни цевовод. Студија је такође открила да усисни крај ради посебно ефикасно када је закопан у слободно течући песак.

Тај принцип је користан, али не даје инжењеру коначну спецификацију багера.

За прави пројекат, циљ производње мора бити повезан са дубином јаружања, карактеристикама материјала и условима испуштања. Купац може рећи да је за пројекат потребно 200 м³/х песка, али само тај број није довољан за одабир пумпе.

Размислите о јавно објављеном пројекту у Камбоџи. Купац је захтевао да се песак испумпа са приближно 15 м под водом и транспортује око 500 м до места испуштања. Објављена конфигурација опреме користила је Веицхаи ВП12 дизел мотор од 275 кВ и пумпу за песак од легуре високог хрома, са наведеном производњом песка од око 200 м³/х.

Интересантан део овог случаја није само цифра од 200 м³/х. Дубина јаружања од 15 м и растојање од 500 м су оно што пумпу и избор снаге чини значајним. Када би исти производни циљ био потребан на много краћој удаљености пражњења, хидраулички захтеви би били другачији. Ако би цевовод морао да се попне знатно више након што дође до обале, потребна висина пумпе би се поново променила.

Због тога не бих препоручио да одаберете багер са млазним усисом гледајући само проток пумпе.

Испусни цевовод је један од најлакших делова пројекта за потцењивање. Када муљ напусти багер, пумпа мора да превазиђе трење цеви, елевацију и локалне губитке од кривина, вентила и других фитинга. Ситуација постаје све захтевнија како се концентрација чврстих материја повећава.

Такође треба одржавати равнотежу. Превише воде може олакшати транспорт суспензије, али смањити количину корисног песка који се сакупља по јединици пумпане мешавине. Премало воде може повећати концентрацију каше и отежати транспорт цевоводом. Тачна радна тачка зависи од материјала, пречника цеви, карактеристика пумпе и потребне производње.

Објављена инжењерска студија Комисије за истраживање воде илуструје овај однос са експерименталним системом млазне пумпе. Његови пројектни услови укључивали су производну брзину од 30 т/х, доводну главу погонске пумпе од 700 кПа, погонску цев од 100 мм, испусни вод од 100 мм и коту испуштања од 5 м изнад нивоа воде. Пријављени дизајн је такође користио концентрацију седимента од приближно 31% масе.

Бројеви не би требало да се третирају као универзална спецификација за сваки млазни усисни багер. Они су корисни јер показују колико су блиско повезани притисак воде, пречник цеви, производња, концентрација и испуштање.

Још један објављени пројекат из Кеније пружа практичан пример комерцијалног ископавања песка. Према извештају пројекта, наручилац је захтевао око 150 тона песка на сат, раздаљину од 400 м и дубину јаружања од 18 м. Добављач је дизајнирао 8-инчни млазни багер за усисавање за те захтеве.

Опет, важна инжењерска информација је комбинација захтева, а не сама величина цеви од 8 инча. Не треба се очекивати да ће багер од 8 инча дизајниран за једну реку аутоматски дати исти резултат у другој реци. Густина песка, величина зрна, услови подводног лежишта, распоред цевовода и стварни радни сати све утичу на производњу.

Ово је посебно важно у рударству песка јер реч "песак" покрива изненађујуће широк спектар материјала.

Фини, растресити речни песак може се релативно лако флуидизовати. Крупнији песак може захтевати другачији распоред млаза. Ако се глина умеша у талог, материјал може постати лепљив, а не слободно тећи. Шљунак или веће честице могу створити још један низ проблема на усисном усису и унутар пумпе.

Истрошеност пумпе такође треба узети у обзир пре изградње багера.

Песак је абразив. Пумпа која рукује чистом водом и пумпа која континуирано рукује песком не суочавају се са истим условима рада. За комерцијално ископавање песка, материјали отпорни на хабање и заменљиве хабајуће компоненте могу имати велики утицај на интервале одржавања.

Јавно пријављени пројекат на реци Конго је користан пример. Објављена конфигурација укључивала је четири багера за усисавање песка са млазним млазом од 14 инча, са пријављеном дубином копања од око 15 м и производњом у распону од отприлике 300–375 м³/х у зависности од наведених услова рада. Систем је користио пумпу за песак од легуре високог хрома и дизајниран је за абразивни речни песак.

Спецификација високохромиране пумпе у том пројекту није непотребан детаљ. Када ископани материјал садржи велику количину абразивног песка, кућиште пумпе, радно коло и друге влажне компоненте постају потрошни инжењерски делови. Нижа почетна цена опреме може постати скупа ако делове који се троше треба често мењати или ако багер мора да се редовно зауставља ради одржавања.

Исти принцип важи и за систем млаз-вода.

Сама млазна пумпа није једина битна компонента. Пумпа за воду високог притиска мора да обезбеди довољан проток и притисак да ефикасно флуидизује седимент. Величина и распоред млазница утичу на то како вода стиже до песка. Усисна глава мора да сакупља отпуштени материјал не дозвољавајући претерано разблаживање или нестабилне услове усисавања.

У неким пројектима, усисна глава ради близу или унутар слоја песка. Истраживање Комисије за истраживање воде посебно је приметило да млазно јаружање може ефикасно да функционише са усисним крајем закопаним у песак, и описала је формирање преклапајућих кратера приликом ископавања када се уклони песак који слободно тече.

То запажање је корисно када се размишља о ефикасности јаружања. Багер не седи једноставно у једном положају и уклања неограничену количину материјала. Оператер мора да контролише кретање усисне главе и радни положај тако да се подручје ископа развија прогресивно, а не да оставља велике количине материјала изван ефективне зоне усисавања.

Стога су такође важни труп и систем позиционирања.

Мали речни багер може да користи компактан понтонски распоред са витлом и позиционирним чамцима. Већа машина може захтевати ширу радну платформу јер мотор, пумпа за песак, пумпа за воду, хидраулички систем, резервоари за гориво и контролна кабина морају да се уклопе у расположиви простор на палуби уз одржавање адекватне стабилности.

Транспорт такође улази у дизајн у раној фази, посебно за пројекте у иностранству. Багер који добро ради на реци може и даље бити тежак за испоруку ако његове укупне димензије прелазе расположива ограничења транспорта. Из тог разлога, неки багери са млазним усисом су дизајнирани као модуларни понтони који се могу демонтирати у преносиве секције и поново монтирати на локацији пројекта.

За међународни пројекат ископавања песка, обично бих желео да знам неколико ствари пре него што одлучим о коначној конфигурацији: потребну производњу, стварну дубину јаружања, карактеристике песка, растојање од подручја јаружања до тачке испуштања, надморску висину на месту испуштања, очекивано радно време и метод који се користи за обраду или складиштење извученог песка.

Тек након што су ови услови јасни, има смисла одабрати пумпу за багер, млазну пумпу за воду, снагу мотора, усисни пречник и испусни цевовод.

Овај приступ такође објашњава зашто стандардни каталошки модел није увек најбоље решење. Два пројекта могу имати сличне производне циљеве, али захтевају различиту опрему јер су материјал речног корита и услови цевовода различити. Једном пројекту ће можда требати више пажње на отпорност на хабање, док другом може бити потребна додатна глава за пумпање јер песак мора да путује на велике удаљености у унутрашњост.

За произвођаче, прилагођавање се стога не односи само на промену димензија трупа или марке мотора. Може укључити комплетан радни систем: величину понтона, капацитет пумпе, притисак воде у млазу, усисни распоред, пречник цевовода, снагу мотора, конфигурацију витла и систем управљања.

Добро дизајниран млазни усисни багер треба третирати као комплетан хидраулични производни систем.

Последње питање није да ли багер има велику пумпу или моћан мотор. Корисније питање је да ли комплетан систем може да одржи потребну производњу песка у стварним условима пројекта.

То је разлика између одабира багера из каталога и инжењеринга за право место за копање песка.