Системний аналіз і прогнозування ресурсу промислового трубопровідного гідротранспорту

10. Вперше розроблено і впроваджено метод прогнозування ресурсу обладнання промислового трубопровідного гідротранспорту, що враховує усі види ерозії, і на його основі складено комп'ютерну програму розрахунку терміну служби насосів, запірної арматури й іншого обладнання, що працює на абразивних гідросумішах.

11. Наукові і практичні результати впроваджені на промислових підприємствах, НВО НДІПКІ “Вуглезбагачення” при створенні гірничошахтного обладнання, у ЗАТ ГЗФ “Луганська”, ЗАТ “Криворізька”, ГЗФ “Білоріченська” ВО “Вуглепереробка”, ТЕС “Луганська”, ВАТ “Хімтекстильмаш” для прогнозування міжремонтних термінів технологічного обладнання, а також використовуються в навчальному процесі, курсовому і дипломному проектуванні науково-дослідних роботах студентів за спеціальностями 8.100403 “Організація перевезень і управління на транспорті” (за видами), 8.100402 - “Транспортні системи” Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля, що підтверджується відповідними актами впровадження. Економічний ефект від застосування запропонованих рішень на вищенаведених підприємствах становив 870 тис. грн.. на рік.

Основні публікації за темою дисертації

1. Чернецька Н.Б. Довговічність трубопроводів систем гідравлічного транспорту твердих матеріалів: Монографія. - Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля, 2003 - 112 с. рос. мовою.

2. Чернецкая Н.Б., Сорока С.И., Варакута Е.А. Методика определения долговечности оборудования и трубопроводов гидротранспортных систем: - Луганск: Изд-во ВНУ им. В.Даля, 2005. - 28 с., рос. мовою.

3. Сорока С.И., Чернецкая Н.Б. Взаимовлияние различных видов изнашивания гидротранспортных трубопроводов: - Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2005. - 34 с., рос. мовою.

4. Сорока С.И., Чернецкая Н.Б. Кавитация в водоугольных суспензиях: - Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2005. -33 с.

5. Сорока С.И., Чернецкая Н.Б. Взаимодействие частиц гидросмеси с элементами гидротранспортных систем. - Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2005. - 33 с.

6. Лещинский В.М., Маркунтович Ф.Д., Чернецкая Н.Б., Лебедь И.Г. Долговечность гидротранспортных трубопроводов // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів. - К.: УТУ, ТАУ, 1998. - с. 28 - 32.

7. Лещинский В.М., Маркунтович Ф.Д., Чернецкая Н.Б. Деформационно-волновая модель изнашивания и прогнозирования долговечности гидротранспортных трубопроводов // Вісник Східноукраїнського державного університету. Серія “Промисловий транспорт”, 1999. -2. с.89 - 93.

8. Свитлый Ю.Г., Козыряцкий Л.Н., Чернецкая Н.Б. Переработка шламонакопителей // Технічні науки (промисловий транспорт, машинобудування, автоматизація, безпека життєдіяльності). - Луганськ: СУДУ, 1999. -с. 56-60.

9. Башкатова И.Н., Власов Ю.Ф., Филатов В.В., Чернецкая Н.Б. Некоторые особенности высококонцентрированных водоугольных суспензий // Вісник Східноукраїнського державного університету, 2000, - Вып. № 1.-с. 139-145.

10. Брагин Б.Ф., Маркунтович Ф.Д., Чернецкая Н.Б. Проблемы износа оборудования трубопроводных транспортных систем гидросмесями и суспензиями //Вісник інженерної академії України, 2000. - №2. - с. 90-94.

11. Власов Ю.Ф., Свитлый Ю.Г., Макаревич А.Ю., Чернецкая Н.Б. Экспериментальные исследования параметров гидротранспорта водоугольного топлива // Вісник Східноукраїнського державного університету. Випуск №1 2000-с. 135-139.

12. Стеценко Э.Г., Никитин В.И., Трейнер Н.Б., Чернецкая Н.Б. Создание высокоэкономичного насоса ЦНСШ 300-720 для шахтного водоотлива. // Вісник Східноукраїнського державного університету. Випуск №3 2000.-с.240-242.

13. Чальцев М.Н., Чернецкая Н.Б. Быстродействующие затворы для малогабаритных камер питателей. // Вісник Східноукраїнського державного університету. Випуск №7 2000.-с. 218-221.

14. Маркунтович Ф.Д., Недужко В.Н., Чернецкая Н.Б. Закономерности изнашивания лопасти рабочего колеса пульпового центробежного насоса. // Вісник Східноукраїнського національного університету №6. 2001 р. С. 141-144.

15. Маркунтович Ф.Д., Чернецкая Н.Б, Самарская Л.А. Закономерности гидроабразивного изнашивания цилиндра поршневого насоса. // Вісник Східноукраїнського національного університету №11. 2001р. с. 155-159.

16. Маркунтович Ф.Д., Чернецкая Н.Б. Изнашивание поверхности гидроабразивным потоком // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля.2002 № 2, с. 271-275.

17. Чернецкая Н.Б. Методы испытаний на гидроабразивное изнашивание // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2002. - № 8 - с. 231-234.

18. Чернецкая Н.Б., Голубенко А.Л., Маркунтович Ф.Д. Гидроабразивное изнашивание поверхности нормальным потоком // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: зб. наук. пр. - Луганськ: вид-во СНУ ім.. В. Даля, 2002. - с.101-105.

19. Чернецкая Н.Б., Маркунтович Ф.Д. Факторы изнашивания поверхности мелкодисперсной гидросмесью // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2002. № 6, с. 144-147.

20. Чернецька Н.Б., Голубенко О.Л., Маркунтович Ф.Д., Лебідь І.Г. Гідроерозійне зношування обладнання трубопровідного транспорту // Вісник національного транспортного університету та Транспортної академії України. - К.: 2002. Вип. 7, с. 237-243.

21. Чернецкая Н.Б. Гидроабразивный износ нагруженных внутренним давлением труб // Вісник інженерної академії України, 2003. - №2 - с. 42-45.

22. Чернецкая Н.Б., Варакута Е.А. Анализ влияния конструктивных характеристик и режимов работы на процесс гидроабразивного изнашивания контактных поверхностей пульповых задвижек. // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля.2003 № 9(67), с. 219-222.

23. Чернецкая Н.Б., Маркунтович Ф.Д. Свойства твердых частиц и абразивность гидросмесей промышленных гидротранспортных систем // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля, 2003. № 9 (67).- с. 126-131.

24. Чернецкая Н.Б., Маркунтович Ф.Д., Варакута Е.А. Скорости потоков и интенсивность изнашивания трубопроводов в системах гидравлического транспорта. // Вісник Сумського державного університету №12(58) 2003, с.171-173.

25. Чернецкая Н.Б., Несмиянов К.Л. Факторы изнашивания просеивающих поверхностей грохотов. // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: Зб.наук. пр. в 2-х ч. Ч.1 - Луганськ:вид-во СНУ ім. В.Даля, 2003. -с.149-154.

26. Маркунтович Ф.Д., Чернецкая Н.Б. Энергия и критерии усталостной деформации при взаимодействии гидросмесей с поверхностями гидротранспортных систем // Зб. доп. міжнародної наук.-технічної конференції “Сталий розвиток гірнічно-металургійної промисловості”. - Кривий Ріг: Вид-во Криворізького техніч. університету, 2004. - т.2. - с. 128 - 131.

27. Маркунтович Ф.Д., Чернецкая Н.Б. Энергия и критерии усталостной деформации при взаимодействии гидросмесей с поверхностями гидротранспортных систем //“Приводная техника” технико-аналитический информационный журнал, изд-во “ОБРИС”, Москва, №4(50), август 2004г., с. 47-51.

28. Чернецкая Н.Б. Закономерности гидроабразивного изнашивания гильз поршневых машин. // Збірник наукових праць. Випуск 57. Харьков: вид-во Української державної академії залізничного транспорту, 2004. -с. 202-206.

29. Чернецкая Н.Б., Маркунтович Ф.Д. Влияние параметров шероховатости на процесс изнашивания поверхности гидросмесью // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2004 № 8(78), с. 150-153.

30. Чернецкая Н.Б., Маркунтович Ф.Д. Классификация процессов изнашивания поверхностей гидросмесями // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2004 № 7(77), с. 127-131.

31. Чернецкая Н.Б. Напряжения на поверхностях каналов оборудования при гидротранспорте суспензий // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля № 10 (92). 2005. с. 225-228.

32. Чернецкая Н.Б., Дуденко И.И. Особенности изнашивания гидротранспортного оборудования суспензіями // Уголь Украины, №7 (583). К: Техніка. 2005.-с. 24-26.

33. Чернецкая Н.Б. Интегральная модель процесса изнашивания поверхности гидросмесью // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля №11. 2005. с. 137-140.

34. Чернецкая Н.Б. Прогнозирование долговечности оборудования гидротранспортных систем (ГТС) // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля № 8(90). 2005 р. с. 213-216.

35. Чернецкая Н.Б. Экспериментальные исследования закономерностей изнашивания элементов гидротранспортных систем // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля № 9 (91). 2005 р. с. 213-216.

36. Чернецкая Н.Б., Сорока С.И., Кашуба В.И. Частотный анализ характеристик рабочих жидкостей транспортных систем // "Залізничний транспорт України" №3/1.-К.: 2005. 175-178 с.

37. Чернецкая Н.Б. Развитие технических основ изнашивания гидросмесью машин и аппаратов трубопроводного транспорта // Збірник доповідей 3 Міжнародної науково-практичної конференції „ Ринок послуг комплексних транспортних систем та прикладні проблеми логістики” Київ, 2001.- с. 213-217.

38. Чернецкая Н.Б., Варакута Е.А. Влияние внутреннего давления и ширины контакта частицы на процесс изнашивания труб гидросмесями. Матеріали II Міжнародної науково-практичної конференції „ Динаміка наукових досліджень 2003”. Том 36. Технічні науки. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. с. 30-32.

39. Чернецкая Н.Б., Варакута Е.А. Повышение достоверности прогнозирования ресурса контактного контура задвижек трубопроводной арматуры. Проблеми та перспективи розвитку транспортних систем: техніка, технологія, економіка і управління: Тези доп. першої наук.-практ. конф.-К.: КУЕТТ, 2003. с. 73-74.

40. Чернецкая Н.Б., Варакута Е.А. Прогнозирование ресурса систем гидротранспорта твердых материалов. Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції „ Україна наукова 2003”. Том 29. Технічні науки. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. с. 37-39.

41. Чернецкая Н.Б. Оценка гидроабразивного износа поверхности с учетом накопления пластических остаточных деформаций // PRENUMERATA ROCZNA "OBRУDRI PLASTYCZNEJ METALI"-Poznaс.-2004.-c. 61-64.

42. Чернецкая Н.Б., Варакута Е.А. Влияние гидродинамических процессов на износ контактных поверхностей запорной арматуры // "Технологія і техніка друкарства" збірник наукових праць. Вип. 2-3 (4-5)-К. 2004.- с.85-87.

43. Чернецкая Н.Б., Варакута Е.А. Факторы изнашивания пульповых задвижек гидротранспортных систем. „Техника для химволокон”: Сборник докладов III Международной научно-практической конференции. - Чернигов: ОАО „Химтекстильмаш”, 2004. - с. 353-354.

44. Чернецкая Н.Б., Варакута Е.А. Экспериментальные исследования для определения углов атаки на контактных поверхностях пульповой запорной арматуры. Матеріали VII Міжнародної науково-практичної конференції „ Наука і освіта 2004”. Том 36. Технічні науки. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. с. 30-32.

45. Чернецкая Наталия. Процессы изнашивания гидросмесью машин трубопроводного гидротранспорта // сб. докл. XIV научная конференция с международно участие "Транспорт 2004". София: 2004.- с. 275-278.

46. Брагин Б.Ф., Маркунтович Ф.Д., Чернецкая Н.Б. Проектирование сооружений и систем трубопроводного и других видов промышленного транспорта: Учебное пособие.- Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2004.-208 с.

Аннотация

Чернецкая Н.Б. Системный анализ и прогнозирование ресурса промышленного трубопроводного гидротранспорта.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.22.12-Промышленный транспорт, Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля, Луганск, 2006.

В диссертационной работе приведены результаты теоретического обобщения и решена научная проблема прогнозирования ресурса оборудования промышленного трубопроводного гидротранспорта (ПГТ), что позволило разработать новый метод расчета долговечности работы насосного оборудования, запорно-регулирующей арматуры и других элементов оборудования гидротранспортных систем (ГТС) и обусловило повышение его технико-экономической эффективности.

Разработан метод классификации гидросмесей путем аппроксимации их частиц правильными многогранниками, а окатанных - сферой и эллипсоидами. Доказано, что влияние элементов этих тел на изнашивание - стохастический процесс; определены параметры этого процесса, что позволило существенно уточнить механизм взаимодействия частиц гидросмеси с поверхностью оборудования ПГТ.

Предложена структурная модель процессов изнашивания поверхностей гидросмесями, в качестве основного критерия построения которой использован масштабный коэффициент, позволяющая определять условия перехода от гидроэрозионного к гидроабразивному виду разрушения поверхности.

На основе математического моделирования гидродинамики потока и физико-механических характеристик твердых частиц определена скорость гидроабразивного изнашивания элементов ГТС.

Выполнен анализ влияния факторов, влияющих на кавитационную эрозию. На основе физически непротиворечивых допущений получена зависимость для расчета скорости потери объема материала от воздействия кавитации, учитывающая масштабные числа линейного размера и скорости потока гидросмеси, интервал времени, температуру, изменение частоты вращения центробежного насоса, характеристик материала.

Впервые разработана и реализована математическая модель процесса гидроэрозионного изнашивания оборудования ПГТ на основании оригинальной физической модели взаимодействия суспензии и изнашиваемой поверхности. Анализ полученной зависимости показал, что наиболее существенными факторами влияния на скорость изнашивания поверхности являются скорость потока, силы трения о стенки, плотность жидкости и физико-механические характеристики поверхности.

Для определения скорости коррозионного износа материала элементов ГТС был разработан упрощенный экспериментальный метод исследования коррозионного процесса, характерного для работы оборудования. При этом режимы функционирования и соответственно процессы коррозии были позиционированы в виде двух типов: нормальный рабочий режим, с заполнением водных полостей оборудования гидросмесью и форсированный, который осуществляется при осушении указанных полостей и характеризуется наличием на поверхности элементов ГТС тонкой пленки жидкой фазы гидросмеси.

Разработаны стенды, методики проведения экспериментальных исследований по определению результатов гидроабразивного, гидроэрозионного, кавитационного и коррозионного изнашиваний. Подтверждена с достаточной достоверностью адекватность разработанных математических моделей этих видов изнашивания.

На основе полученных результатов разработана, апробирована и внедрена обобщенная методика прогнозирования долговечности оборудования промышленного гидротранспорта. Предложена зависимость, связывающая скорость изнашивания оборудования и срок его службы в зависимости от условий эксплуатации и продолжительности работы. Приведен алгоритм расчета экономического эффекта от внедрения новой методики применительно к типичному оборудованию ПГТ.

Реализация методики прогнозирования долговечности оборудования промышленного гидротранспорта при внедрении на предприятиях топливо-энергетического комплекса позволила наметить сроки его ремонтов и замены, а также получить высокий экономический эффект.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы в различных гидротранспортных системах промышленного транспорта для решения задач повышения надежности и долговечности эксплуатируемого оборудования. При этом должны учитываться особенности поверхностей оборудования и свойств твердого материала гидросмеси.

Ключевые слова: промышленный трубопроводный транспорт, гидротранспортная система, ресурс, трубопроводная арматура, математическая модель, изнашивание, энергия деформации, прогнозирование, долговечность, коррозия, кавитация, гидроабразивный износ, гидроэрозионный износ.

Анотація

Чернецька Н.Б. Системний аналіз і прогнозування ресурсу промислового трубопровідного гідротранспорту.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.22.12-Промисловий транспорт, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Луганськ, 2006.

У дисертаційній роботі наведено результати теоретичного узагальнення і вирішено наукову проблему прогнозування ресурсу обладнання промислового трубопровідного гідротранспорту (ПГТ), що дозволило розробити новий метод розрахунку довговічності роботи насосного обладнання, запірно-регулюючої арматури й інших елементів обладнання гідротранспортних систем (ГТС) і обумовило підвищення його техніко-економічної ефективності.

Розроблено метод класифікації гідросумішей шляхом апроксимації їхніх часток правильними багатогранниками, а обкатаних - сферою й еліпсоїдами.

Запропоновано модель структури процесів зношування поверхонь гідросумішами, що як основний критерій побудови має масштабний коефіцієнт.

На основі математичного моделювання гідродинаміки потоку і фізико-механічних характеристик твердих часток визначено швидкість гідроабразивного зношування елементів ГТС. На основі фізично несуперечливих допущень отримано залежність для розрахунку швидкості втрати об'єму матеріалу від дії кавітації. Розроблено і складено математичну модель гідроерозійного зношування поверхні обладнання ПГТ. Для визначення швидкості корозійного зношення матеріалу елементів ГТС був розроблений спрощений експериментальний метод дослідження корозійного процесу, характерного для роботи обладнання.

Отримано також інтегральну модель діяння усіх видів зношувань з урахуванням можливості їх виникнення, сумісної дії та тривалості.

Розроблено стенди, методики проведення експериментальних досліджень, визначено порядок обробки дослідних даних. Підтверджено з достатньою точністю адекватність розроблених математичних моделей усіх видів зношування.

На основі результатів досліджень отримано новий метод, розроблено, апробовано в умовах експлуатації і впроваджено узагальнену методику прогнозування довговічності обладнання промислового гідротранспорту.

Ключові слова: промисловий трубопровідний транспорт, гідротранспортна система, ресурс, трубопровідна арматура, математична модель, зношування, енергія деформації, прогнозування, довговічність, корозія, кавітація, гідроабразивний знос, гідроерозійний знос.

Abstract

Сherneckaya N.B. The Systems Analysis and Prediction of Resource of an Industrial Pipeline Hydraulic Transport.

The dissertation for searching a scientific degree of the doctor of technical science on a specialty 05.22.12-Industrial carrier - East Ukrainian National University named after Vladimir Dal, Lugansk, 2006.

In the thesis, the author has reduced results of theoretical generalizing wear and tear equipment theory owing to creating new methods of forecasting industrial hydraulic transport equipment longevity.

The discriminatory analysis of slurries is designed by approximating their fragments with exact polyhedrons, and rolled by spheres and ellipsoids.

It is proposed to solve the different aspects of wear rate based on hydrodynamics analysis of stream and physics-mechanical characteristics of interaction bodies.

The author has developed laboratory-scale plants and methods of bench test work out for inspection the adequacy of designed models. Methods of forecasting longevity is designed, approved and introduced for a result of carried out researches on the basis of obtained outcomes.

Keywords: an industrial pipeline transport, hydrotransport system, resource, pipeline control valves, deterioration, energy of a strain, prediction, longevity, corrosion, cavitation, abrasive wear, hydroerosive wear.

Підписано до друку 15.05.2006 р. Формат 60х90/16 0,9 д.а.

Тираж 100 примірників. Замовлення № ___

Ротапринт СНУ ім. В. Даля. 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.

Размещено на Allbest.ru