2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/PMI.2021.2.15 pmi-13354 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13354 Электромеханика и машиностроение Electromechanics and mechanical engineering One of the ways to increase the durability of the sectional pump balancing ring Один из путей повышения долговечности гидравлической пяты секционного насоса Ovchinnikov Nikolai P. Овчинников Н. П. Ovchinnikov Nikolai P. ovchinnlar1986@mail.ru Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова (Якутск, Россия) North-Eastern Federal University named after M.K.Ammosov (Yakutsk, Russia) 24 06 2021 2021 248 312 318 15 05 2020 12 06 2020 24 06 2021 © 2021 Н. П. Овчинников © 2021 Nikolai P. Ovchinnikov 2021 Н. П. Овчинников Nikolai P. Ovchinnikov Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13354

В статье представлены результаты научных исследований, направленных на борьбу с адгезионным изнашиванием деталей гидравлических пят секционных насосов, где в качестве объекта исследований использовано насосное оборудование водоотливных установок подземных кимберлитовых рудников Российской Федерации. Теоретически доказано и экспериментально подтверждено, что при наличии данных о суммарном времени работы секционного насоса в переходных режимах за сутки можно с помощью построенной регрессионной модели с высокой точностью рассчитать среднюю наработку его узла гидравлической пяты на отказ. Построенная регрессионная модель применима только в отношении секционных насосов водоотливных установок подземных кимберлитовых рудников Российской Федерации. Повысить долговечность гидравлической пяты возможно посредством уменьшения времени разгона и торможения секционного насоса, для безопасной работы оно должно составлять не менее 10 с. Проведенные опытно-промышленные испытания свидетельствуют об эффективности предложенного способа по оперативной идентификации критического осевого сдвига ротора секционного насоса через вибрацию трубы разгрузки. Внедрение данного способа позволит свести затраты на ремонтные работы по восстановлению работоспособности деталей гидравлической пяты к минимуму.

The article presents the results of scientific research aimed at struggling the adhesive wear of parts of sectional pumps balancing ring, where the drainage units pumping equipment of the Russian Federation underground kimberlite mines was used as an object of research. It has been theoretically proven and experimentally confirmed that if there is data on the total operating time of a sectional pump in transient modes per day, using the constructed regression model, it is possible to calculate with high accuracy the average operating time of its balancing ring unit to failure. The constructed regression model is applicable only to sectional pumps of drainage units of underground kimberlite mines in the Russian Federation. It is possible to increase the durability of the balancing ring by reducing the acceleration and deceleration time of the sectional pump; for safe operation, it should be at least 10 s. Pilot tests carried out indicate the effectiveness of the proposed method for prompt identification of the critical axial displacement of the sectional pump rotor through the vibration of the discharge tube. The introduction of this method will reduce the cost of repair work to restore the performance of parts of the hydraulic foot to a minimum.

 Ключевые слова секционный насос гидравлическая пята износ переходный режим труба разгрузки вибрация Keywords sectional pump balancing ring wear transient mode discharge pipe vibration Анализ эффективности разгрузочных устройств шахтных центробежных секционных насосов / А.В.Долганов, А.О.Ислентьев, Э.Ю.Торопов, Е.О.Чураков // Известия Уральского государственного горного университета. 2014. № 2(34). С. 31-35. Dolganov A.V., Islentyev A.O., Toropov E.Y., Churakov E.O. Analysis of effectiveness of dumping devices of mine centrifugal sectional pumps. Izvestiya Uralskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta. 2014. N 2(34), p. 31-35 (in Russian). Бородкин Н.Н. Выбор и расчет базовых параметров центробежных насосов для определения начального этапа кавитации / Н.Н.Бородкин, Т.Н.Паламарчук, В.А.Захаров // Сборник научных трудов Донецкого института железнодорожного транспорта. 2019. № 52. С. 82-91. Borodkin N.N., Palamarchuk T.N., Zakharov V.A. Selection and calculation of the basic modes of the parameters of centrifugal pumps to determine the initial stage of cavitation. Sbornik nauchnykh trudov Donetskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. 2019. N 52, p. 82-91 (in Russian). Горелкин И.М. Разработка и обоснование способов повышения энергоэффективности насосного оборудования комплексов шахтного водоотлива: Автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2014. 20 с. Gorelkin I.M. Development and justification of ways to improve the energy efficiency of pumping equipment for mine drainage complexes: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. SPb: Natsionalnyi mineralno-syrevoi universitet “Gornyi”, 2014, p. 20 (in Russian). Васильева М.А. Тенденции развития насосного оборудования горно-обогатительных предприятий (обзор) // Обогащение руд. 2019. № 1. С. 51-56. DOI: 10.17580/or.2019.01.08 Vasilyeva M.A. An overview of development trends for the pumping equipment of mining and processing enterprises. Obogashchenie Rud. 2019. N 1, p. 51-56. DOI: 10.17580/or.2019.01.08 (in Russian). Долганов А.В. Влияние гидроабразивного износа элементов проточной части на эксплуатационные качества центробежных насосов медно-колчеданных рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 8. С. 181-186. Dolganov A.V. The influence of hydro-abrasive depreciation of excretory elements on exploitation qualities of rotary pumps at copper and pyrites pits. Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2015. N 8, p. 181-186 (in Russian). Долганов А.В. Влияние износа элементов проточной части шахтных насосов ЦНС(К) 300-360 на режимы их работы // Известия Уральского горного государственного университета. 2012. № 27-28. С. 110-112. Dolganov A.V. Effect of wear of elements of flow parts of mine pumps CNS(k) 300-360 on conditions of their operation. Izvestia Uralskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta. 2012. N 27-28, p. 110-112 (in Russian). Долганов А.В. Повышение энергоэффективности при эксплуатации комплексов шахтного водоотлива // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № S9. С. 16-23. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-5-9-16-23 Dolganov A.V. Energy efficiency improvement during operation of mine waterlets. Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2019. N S9, p. 16-23. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-5-9-16-23 (in Russian). Долганов А.В. Гидроабразивный износ насосов рудничного водоотлива: монография / А.В.Долганов, С.А.Тимухин. М.: Издательский дом Академии естествознания, 2016. 180 с. Dolganov A.V., Timukhin S.A. Hydroabrasive Wear of Mine Drainage Pumps: Monograph. Moscow: Izdatelskii dom Akademii estestvoznaniya, 2016, p. 180 (in Russian). Меньшиков С.С. Повышение эффективности эксплуатации грунтовых насосов в условиях гидроабразивного износа: Автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2014. 20 с. Menshikov S.S. Improving the efficiency of dredge pumps operation in conditions of hydroabrasive wear: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. St. Petersburg: Natsionalnyi mineralno-syrevoi universitet “Gornyi”, 2014, p. 20(in Russian). Овчинников Н.П. Комплекс мер по обеспечению безаварийной работы главных водоотливных установок подземных кимберлитовых рудников // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2018. № 1. С. 112-117. DOI: 10.26730/1999-4125-2018-1-112-117 Ovchinnikov N.P. The complex of measures to ensure trouble-free operation of the main water-drainage units of kimberlite mines. Bulletin of the Kuzbass state technical university. 2018. N 1, p. 112-117. DOI: 10.26730/1999-4125-2018-1-112-117 (in Russian). Овчинников Н.П. Установление причин низкой эксплуатационной надежности пульповых насосов на основе системного анализа // Обогащение руд. 2020. № 5. С. 41-46. DOI: 10.17580/or.2020.05.07 Ovchinnikov N.P. Establishing the causes for low operational reliability of slurry pumps based on a system analysis. Obogashchenie Rud. 2020. N 5, p. 41-46. DOI: 10.17580/or.2020.05.07 (in Russian). Овчинников Н.П. Оценка долговечности секционных насосов подземных кимберлитовых рудников АК «АЛРОСА» / Н.П.Овчинников, И.В.Зырянов // Горный журнал. 2017. № 10. С. 41-44. DOI: 10.17580/gzh.2017.10.08 Ovchinnikov N.P., Zyryanov I.V. Assessment of durability of sectional pumps in underground kimberlite mines of ALROSA. Gornyi Zhurnal. 2017. N 10. p. 41-44. DOI: 10.17580/gzh.2017.10.08 (in Russian). Паламарчук Т.Н. Кавитационные режимы шахтных насосов при положительной и отрицательной высоте всасывания // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. № 4. С. 204-219. Palamarchuk T.N. Cavinanion modes of mine pimps with positive and negative sistion lifts. News of the Tula State University. Sciences of Earth. 2017. N 4, p. 204-219 (in Russian). Паламарчук Т.Н. Обоснование безкавитационных режимных параметров насосного оборудования водоотливных комплексов угольных шахт: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Тула: Тульский государственный университет, 2019. 16 с. Palamarchuk T.N. Justification of non-cavitation operating parameters of pumping equipment of drainage complexes of coal mines: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Tula: Tulskii gosudarstvennyi universitet, 2019, p. 16 (in Russian). Паламарчук Н.В. Причины неудовлетворительной работы автоматических уравновешивающих устройств центробежных высоконапорных насосов / Н.В.Паламарчук, В.Ю.Тимохина, Т.Н.Паламарчук // Сборник научных трудов Донецкого института железнодорожного транспорта. 2016. № 42. С. 65-71. Palamarchuk N.V., Timokhina V.J., Palamarchuk T.N. Causes of unsatisfactory operation of the automatic balancing devices of centrifugal high-pressure pumps. Sbornik nauchnykh trudov Donetskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. 2016. N 42, p. 65-71 (in Russian). Петровых Л.В. Оценка энергетической зависимости шахтных насосных установок от избыточной напорности насосов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 9. С. 411-414. Petrovykh L.V. Estimate of the energy dependence of the mine pumping systems from excess of pressure. Gorny iinformatsionno-analiticheskii byulleten. 2015. N 9, p. 411-414 (in Russian). Рудь Ю.С. Статистическая оценка показателей надежности корпусов грунтовых насосов 8 Гр 350/40 с помощью программы Statistica 6.0 / Ю.С.Рудь, Н.В.Драбина // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. № 2. С. 303-309. Rud Yu.S., Drabina N.V. Statistical assessment of the reliability indicators of dredge pump casings 8 Gr 350/40 using the Statistica 6.0 program. Gorny iinformatsionno-analiticheskii byulleten. 2006. N 2, p. 303-309 (in Russian). Стюфляев С.С. Сравнительный анализ многоступенчатого насоса типа ЦНС с оппозитным расположением рабочих колес и гидропятой / С.С.Стюфляев, О.Г.Шипулин // Молодой ученый. 2017. № 3(137). С. 165-171. Styuflyaev S.S., Shipulin O.G. Comparative analysis of a multistage pump of the SCP type with an opposed arrangement of impellers and a balancing ring. Molodoi uchenyi. 2017. N 3(137), p. 165-171(in Russian). Теплофизические процессы в тяжелогруженных узлах трения погружного состава / В.И.Колесников, М.И.Чебаков, И.В.Колесников, А.А.Ляпин // Транспорт: наука, техника, управление. 2015. № 1. С. 6-12. Kolesnikov V.I., Chebakov M.I., Kolesnikov I.V., Lyapin A.A. Thermophysical processes in heavily loaded friction units of rolling stock. Transport: Science, Equipment, Management. Scientific Information Collection. 2015. N 1, p. 6-12 (in Russian). Тимохин В.Ю. Результаты исследований осевой силы ротора и параметров автоматических уравновешивающих устройств центробежных секционных насосов / В.Ю.Тимохин, Т.Н.Паламарчук // Сборник научных трудов Донецкого института железнодорожного транспорта. 2017. № 45. С. 32-42. Timohin J.W., Palamarchuk T.N. The research results of the axial forces of the rotor and automatic settings. Sbornik nauchnykh trudov Donetskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. 2017. N 45, p. 32-42 (in Russian). Чебаков М.И. Моделирование износа на контакте двух упругих тел с учетом тепловыделения от трения / М.И.Чебаков, С.А.Данильченко, А.А.Ляпин // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2017. № 4-1 (196-2). С. 51-57. DOI: 10.23683/0321-3005-2017-4-1-51-57 Chebakov M.I., Danilchenko S.A., Lyapin A.A. Modelling of wear on contact of two elastic bodies taking into account thermal emission from friction. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Sciences. 2017. N 4-1 (196-2), p. 51-57. DOI: 10.23683/0321-3005-2017-4-1-51-57 (in Russian). Чебаков М.И. Моделирование контактного взаимодействия железнодорожного колеса и тормозной колодки с учетом износа, тепловыделения от трения и зависимости механических параметров и температуры / М.И.Чебаков, С.А.Данильченко, А.А.Ляпин // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2018. № 4 (200). С. 49-53. DOI: 10.23683/0321-3005-2018-4-49-53 Chebakov M.I., Danilchenko S.A., Lyapin A.A. Modeling of the contact interaction of the railway wheel and brake pad taking into account wear, heat separation from friction and dependence of mechanical parameters on the temperature. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Sciences. 2018. N 4(200), p. 49-53. DOI: 10.23683/0321-3005-2018-4-49-53 (in Russian). Щипакин А.А. Кавитация в насосах и методы ее снижения / А.А.Щипакин, Н.А.Арбузова // Актуальные вопросы науки. 2018. № 40. С. 334-336. Shchipakin A.A., Arbuzova N.A. Cavitation in pumps and methods of its reduction. Aktualnye voprosy nauki. 2018. N 40, p. 334-336. Arun M. Cavitation Modelling and Characteristic Study of a Centrifugal Pump Impeller // International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering. 2014. Vol. 1. Iss. 10. P. 268-273. Arun M. Cavitation Modelling and Characteristic Study of a Centrifugal Pump Impeller. International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering. 2014. Vol. 1. Iss. 10, p. 268-273. Estimation of the Reliability of Automatic Axial-balancing Devices for Multistage Centrifugal Pumps / I.Pavlenko, Ju.Trojanowska, O.Gusak et al. // Periodica Polytechnica, Mechanical Engineering. 2018. Vol. 63. № 1. P. 52-56. DOI: 10.3311/Ppme.12801 Pavlenko I., Trojanowska Ju., Gusak O. et al. Estimation of the Reliability of Automatic Axial-balancing Devices for Multistage Centrifugal Pumps. Periodica Polytechnica, Mechanical Engineering. 2018. Vol. 63. N1, p. 52-56. DOI: 10.3311/PPme.12801 Kesler R. Considerations is selecting a positive displacement slurry pump // Mining World. 2016. Vol.13 (4). P. 34-37. Kesler R. Considerations is selecting a positive displacement slurry pump. Mining World. 2016. Vol.13 (4), p. 34-37. Kranzler T. Improving pump materials for harsh environments / T.Kranzler, R.Arola // Sulzer Technical Review. 2013. Vol. 2. P. 10-12. Kranzler T., Arola R. Improwing pump materials for harsh environments. Sulzer Technical Review. 2013. Vol. 2, p. 10-12. Ovchinnikov N.P. Dependence of the mean time failure a hydraulic balancing machine unit on different factors for sectional pumps of the Alrosa JSC / N.P.Ovchinnikov, V.V.Portnyagina, M.P.Sobakina // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1915. № 040043. DOI: 10.1063/1.501739115 Ovchinnikov N.P., Portnyagina V.V., Sobakina M.P. Dependence of the mean time failure a hydraulic balancing machine unit on different factors for sectional pumps of the Alrosa JSC. AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1915. N 040043. DOI: 10.1063/1.501739115 Ovchinnikov N.P. Poor operation reliability of section pumps in underground kimberlite mines // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2019. Vol. 48. P. 149-152. DOI: 10.3103/S1052618819020109 Ovchinnikov N.P. Poor operation realibity of section pumps in underground kimberlite mines. Journal of Machinery Manufacture and Realibity. 2019. Vol. 48, p. 149-152. DOI: 10.3103/S1052618819020109 Ovchinnikov N.P. The development of an operative diagnostic method of the limiting technical condition of the sectional pump hydraulic balancing unit // Procedia Structural Integrity. 2019. Vol. 20. P. 113-118. DOI: 10.1016/j.prostr.2019.12.125 Ovchinnikov N.P. The development of an operative diagnostic method of the limiting technical condition of the sectional pump hydraulic balancing unit. Procedia Structurial Integrity. 2019. Vol. 20, p. 113-118. DOI: 10.1016/j.prostr.2019.12.125 Patsera S. Feasible Ways To Improve The Durability Of The Pumps’ Parts Operating With Hydroabrasive Mixtures / S.Patsera, V.Protsiv, V.Kosmin // Mechanics, Materials Science & Engineering. 2015. Vol. 1. P. 133-137. Patsera S., Protsiv V., Kosmin V. Feasible Ways to Improve the Durability of the Pumps’ Parts Operating with Hydroabrasive mixtures. Mechanics, Materials Science &Engineering. 2015. Vol. 1, p.133-137. Pavlenko I. Static and dynamic analysis of the closing rotor balancing device of the multistage centrifugal pumps // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 630. P. 248-254. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.630.248 Pavlenko I. Static and dynamic analysis of the closing rotor balancing device of the multistage centrifugal pumps. Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 630, p. 248-254. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.630.248 Pramod J. Finite element analysis of shaft of centrifugal pump / J.Pramod, R.Bachche, M.Tayade // IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2013. Vol. 7. Iss. 3. P. 37-42. Pramod J., Bachche R., Tayade M. Finite element analysis of shaft of centrifugal pump. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2013. Vol. 7. Iss. 3, p. 37-42. Substantiation and development of the procedure for calculating a hydraulic balancing device under condition of minimal energy losses / P.Kalinichenko, O.Gusak, S.Khovanskyy, Yu.Krutas // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 2(7). P. 36-41. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.97162 Kalinichenko P., Gusak O., Khovanskyy S., Krutas Yu. Substantiation and development of the procedure for calculating a hydraulic balancing device under condition of minimal energy losses. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 2(7), p. 36-41. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.97162 Vikulov M.A. Measurements of section pump of rotor axial position at Udachny mine / M.A.Vikulov, N.P.Ovchinnikov, D.E.Makhno // Proceedings of the International Conference «Actual Issues of Mechanical Engineering» 2017 (AIME 2017), 27-29 July 2017, Tomsk, Russia. Atlantis Press, 2017. Vol. 133. P. 884-891. DOI: 10.2991/aime-17.2017.143 Vikulov M.A., Ovchinnikov N.P., Makhno D.E. Measurements of section pump of rotor axial position at Udachny mine. Proceedings of the International Conference “Actual Issues of Mechanical Engineering” 2017 (AIME 2017), 27-29 July 2017, Tomsk, Russia. Atlantis Press, 2017. Vol. 133, p. 884-891. DOI: 10.2991/aime-17.2017.143