Kierunki badań w zakresie maszyn i urządzeń hydraulicznych

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: ENERGETYKA z. 126

1995 N r kol. 1281

Maciej ZARZYCKI

K IERUNKI BADAŃ W ZAKRESIE MASZYN I URZĄDZEŃ HYDRAULICZNYCH

S tr e sz c z e n ie . W artykule przedstawiono główne k ieru nk i badań (teoretycznych i doświadczalnych) oraz w ażniejsze prace projektow o- konstrukcyjne z m aszyn i urządzeń hydraulicznych. W publikacji poda

no w yniki prac wykonanych w latach 1990 - 1994 oraz w skazano n a możliwości realizacji prac naukowo-badawczych i konstrukcyjnych Za

kład u M aszyn i U rządzeń Hydraulicznych.

D IR EC TIO N S OF SCIENTIFIC RESEARCH IN THE FIELD OF HYDRAULIC MACHINES AND EQUIPMENT

Sum m ary. In pap er th e m ain directions of theoretical and ex

p erim en tal investigations n ad some design works of hydraulic m achines has been presented. Published p ap er gives resu lts of works carried out in 1990 - 1994 years. A special atten tio n was paid to realization possibility a f a experim ental and design works in D epart

m en t of Hydraulic M achines and Equipment.

H AUPTRIC H TUN G EN D E R FORSCHUNG AU F DEM GEBIET H YDRAULISCHER M ASCHINEN UND EINRICHTUNGEN

Z u sam m en fassu n g. Im Aufsatz prinzipielle Richtungen der theoretischen und experim entellen U ntersuchungen u nd die wichtigste K o n struction s- u nd Planungsarbeiten aus Bereich hydraulischer Ma

schinen und E inrichtungen w urden dargestellt. In der Veröffentlichung w urden Ergebnisse einiger Forschungsarbeiten gegeben, die in Ja h re n 1990 - 1994 gem acht worden sind, und auch h a t eine A ufm erksam keit gewidm et a u f die Möglichkeit einer D urchführung verschiedener W is

senschaftlich en- und K onstructionsarbeiten im Labor des A nstaltes für H ydraulische M aschinen und E inrichtungen.

(2)

34 M aciej Zarzycki

1. WPROWADZENIE

P roblem atyka Zakładu M aszyn i U rządzeń H ydraulicznych obejmuje teorię i b ad an ia teoretyczne oraz doświadczalne (podstawowe i stosowane), a także projektow anie, konstruow anie, technologię i eksploatację:

- pomp (wirowych, wyporowych i specjalnych), - tu rb in wodnych,

- elem entów m aszyn i u rządzeń do napędów i sterow ań hydraulicznych.

Ponadto w Zakładzie prowadzone są prace z zakresu systemów m aszyn i u rząd zeń d o tra n sp o rtu hydraulicznego rozdrobnionych ciał stałych oraz auto

m atyzacji pracy pomp i pompowni.

Zakład zajm uje się głównie:

- a n a liz ą teoretyczną układów przepływowych pomp w celu zwiększenia sprawności,

- b adaniam i doświadczalnym i dotyczącymi doskonalenia pod względem przepływowym elem entów konstrukcyjnych pomp wirowych w ruchu pompowym oraz w ruchu turbinow ym ,

- projektow aniem i konstruow aniem wysoko spraw nych układów przepły

wowych pomp,

- b adaniam i podstawowymi oraz p racam i konstrukcynym i dotyczącymi pomp, wirowych o swobodnym przepływie oraz pomp wirowych z wirnikam i tarczow ym i [11, 15],

- badaniam i i k onstrukcją pomp wyporowych z napędam i hydraulicznym i przeznaczonych do tra n sp o rtu gęstych m ieszanin [14],

- opracowaniem m etod obliczeń elem entów konstrukcyjnych oraz zdejmowa

niem. ch arak tery sty k pomp z zastosow aniem w spom agania kom puterow e

go [10, 12],

- badan iam i podstawowymi i pracam i konstrukcyjnym i z dziedziny transpo r tu hydraulicznego odpadów paleniskowych z elektrow ni,

- opracowaniem i projektow aniem system ów i układów tra n sp o rtu hy d rau licznego rozdrobnionych ciał stałych o dużej koncentracji,

- badaniam i odporności erozyjnej m ateriałów konstrukcyjnych stosowanych w budowie m aszyn i urządzeń hydraulicznych,

- pracam i dotyczącymi u kierunkow ania rozwoju m aszyn i u rządzeń h y d rau licznych ze szczególnym uw zględnieniem pomp [38],

- m odernizacją i rekon stru k cją m aszyn i urządzeń hydraulicznych [26], - diagnostyką oraz pracam i z zak resu metrologii m aszyn i urządzeń h y d rau

licznych.

(3)

K ierunki badań w zakresie m aszyn i urządzeń. 35

2. ZAGADNIENIA NAUKOWO-BADAWCZE I KONSTRUKCYJNE Z ZAKRESU MASZYN I URZĄDZEŃ HYDRAULICZNYCH

W la ta c h 1991 - 1994 przede wszystkim kontunuow ano prace naukow o- badaw cze n ad opracowaniem konstrukcji pomp n a d dalszym doskonaleniem ju ż istniejących typów m aszyn pod względem w skaźników techniczno-ekono

m icznych oraz pewności ruchu.

2.1. P r a c e n a u k o w o -b a d a w c z e nad o p ty m a ln y m i r o z w ią za n ia m i c z ę ś c i p r z e p ły w o w y c h pom p oraz d o s k o n a le n ie m k o n str u k c ji W la ta c h ubiegłych prowadzono badania n ad u kładam i przepływowymi pom p odśrodkowych o optym alnych ze względu n a spraw ność wyróżnikach szybkobieżności. Jedno ze stanowisk badawczych przedstawiono n a rysunku 1.

Opracowano p rojekt w irnika pompy oraz w ykonano jego model konstrukcji skręcanej śrubam i, a n astęp nie spawanej. W irnik skręcany śrubam i p rzed sta

wiono n a ry su n k u 2. Przeprowadzono pom iary następujących charak terysty k

Rys. 1. Stanowisko do b adań pomp wirowych Fig. 1. C entrifugal pum p te s t facility

(4)

36 M aciej Zarzycki

pomp z nowym wirnikiem : charak tery sty k i H = f(Q), P = f(Q), h = f(Q) NPSH = f(Q) oraz naporu osiowego Xf = f(Q). B adana pom pa wirowa posiadała p a ra m etry: wydajność Q = 90 m 3/h, wysokość podnoszenia H = 32 m przy prędkości obrotowej n = 2940 m in-1.

Rys. 2. Model w irn ik a pompy wirowej Fig. 2. Model of centrifugal pum p rotor

Dla porów nania przebadano również pompę z układem przepływowym, wyposażonym w w irnik z użebrow anym w ew nętrznym wieńcem w celu odcią

żenia nap oru osiowego. Zbadano wpływ chłodzenia uszczelnienia ślizgowego strum ieniem wody z obcego źródła. Wyniki tych prac zostały przedstawione w publikacjach [ 1 - 8 ] .

2.2. P ra ce n a d p o m p a m i do c ie c z y z a w ie ra ją c y ch c ia ła sta łe oraz do m ie sz a n in c ia ł sta ły c h w c ie c z a c h

W zakresie pomp dla cieczy silnie m echanicznie zanieczyszczonych działa

jących erozyjnie kontynuow ano prace n a d doskonaleniem specjalnego rozwią

(5)

z an ia konstrukcyjnego wielostopniowej pom py wirowej odśrodkowej do tra n s p o rtu hydraulicznego m ieszanin TM-125 i zaw iesin ciał stałych w cieczach.

Przez 1000 godzin eskploatowano prototyp pompy w w arunkach przem ysło

wych (pompowanie gęstej zawiesiny popiołowo-wodnej). Pom pa wykazała zadow alającą trw ałość i niezawodność działan ia [17, 31] i osiągnęła n a stę p u jące p a ra m e try pracy:

- wydajność Q = 200 m /h,

- wysokość podnoszenia H = 270 m,

- spraw ność p = 0,57 (podczas pompowania wody),

przy prędkości obrotowej n = 1450 m k r 1 oraz przy liczbie stopni i = 10.

Po zakończeniu bad ań pompę przekazano do produkcji w Zabrzańskiej Fabryce M aszyn Górniczych POWEN.

W ykorzystując rezu ltaty badań pompy TM -125 opracowano m etodykę pro

jek to w an ia nowych konstrukcji układów odciążających napór osiowy w po

m pach odśrodkowych. U kład odciążający je s t zasilany olejem (z odrębnego obiegu) bądź wodą czystą podaw aną przez odrębną pompę.

K ontynuowano również prace nad jednostopniow ym i pom pam i wirowymi odśrodkowymi do tra n sp o rtu hydraulicznego ciał stałych. Zaprojektowano, wykonano i przebadano (w w arunkach laboratoryjnych i przemysłowych) pro

totyp pompy PK -100 do hydraulicznego tra n sp o rtu kruszyw a, z elem entam i części przepływowej wykonanym i z gumy (rys. 3). D okum entację pompy prze

kazano do produkcji w Zakładach Mechanicznych BUD KRUSZ w A leksandro

wie Kujawskim .

W ram ach prac związanych z modernizacją i zwiększeniem sprawności powadzono także badania pompy do tra n sp o rtu hydraulicznego ciał stałych P H -B [46],

Prowadzono również badania nad pom pam i o swobodnym przepływie i opracowano metodykę doboru cech konstrukcyjnych tak ich pomp, w yróżniają

cych się bardzo dużą wysokością podnoszenia [18, 21]. Zwiększenie wysokości podnoszenia (i sprawności) uzyskano w skutek zw iększenia szerokości łopatek w irn ik a średnicy zewnętrznej.

2.3. B a d a n ia p om p y w irow ej krą żen io w ej p er y fe r a ln ej oraz pom py z w iru ją cy m p ie r śc ie n ie m cieczow ym

Pom py wirowe krążeniow e peryferalne są alternatyw nym rozwiązaniem konstrukcyjnym dla pomp wyporowych w zakresie średnich ciśnień. C h ara

k tery zu ją się one zw artą budową, małym ciężarem , prostym układem napędo

wym, ciągłą (bezpulsacyjną) pracą i możliwością sam ozasysania. Jednym z zastosow ań tych pomp je s t przetłaczanie m ieszanin cieczowo-gazowych.

B ad an ia pompy doświadczalnej przeprowadzono z zastosowaniem czystej wody i m ieszaniny wodno-powietrznej. Celem wykonanych badań było okre-

(6)

38 M aciej Zarzycki

» ,265

Rys. 3. Pompa wirowa odśrodkowa PK-100 z przepływowymi elementami konstrukcyjny

mi wykonanymi z gumy

Fig. 3. Centrifugal pup type PK-100 with flow elements made from rubber

(7)

K ie ru nki badań w zakresie maszyn i urządzeń. 39

ślenie w p ły w u w yb ra n ych cech ko n stru k c y jn y c h pom py na p a ra m e try pracy zw łaszcza w zakresie m ałych wydajności i prędkości obrotowych.

Przeprowadzono badania pompy z w iru ją c y m pierścieniem cieczowym o różn ych reżim ach p racy (pompowym i sprężarkow ym ).

2.4. P r a c e n a d n o w y m i sposobam i o d c ią ż e n ia n a p o ru o sio w e g o w p o m p a c h w ir o w y c h od śro d k o w y ch

Pracowano nad now ym i sposobami odciążania n a p o ru osiowego działające

go n a w ir n ik z a m k n ię ty pom py wirow ej odśrodkowej.

Jedno z rozw iązań konstrukcyjnych polega na zm niejszeniu średnicy we

w nętrzn e g o w ieńca w irn ik a , przy równoczesnym ograniczeniu szczeliny nad- ło p a tko w e j, odsłoniętej części łopatek. U m o ż liw ia to ca łko w ite odciążenie w ir n ik a , p rz y m a łym (około 2%) spadku spraw ności pompy.

v .

2.5. B a d a n ia ło ży sk a h y d r o sta ty c z n o -h y d r o d y n a m ic z n e g o

W la ta c h 1991 - 1994 w naw iązaniu do badań teoretycznych i doświadczal

nych zrealizow anych w la ta ch ubiegłych prowadzono badania nad k o n s tru kc ją ło żyska hydrostatyczno-hydrodynam icznego [6]. Przygotowano do p u b li

k a c ji końcowe w y n ik i badań nad k o n s tru k c ją tego łożyska.

2.6. K o m p u te r o w e w sp om ag a n ie k o n s tr u o w a n ia pom p w ir o w y c h Celem prac prowadzonych w ram ach te j p ro b le m a ty k i było opracowanie zintegrow anego system u wspomagania kom puterow ego p ro je kto w a n ia pomp.

Prace w ykonane w osta tn ich latach d o tyczyły in te g ro w a n ia program ów ob li

czeniow ych w jeden z w a rty pakiet z m ożliw ością bezpośredniego przenoszenia w y n ik ó w obliczeń do baz danych i edytora graficznego (np. A utoC ad) u ru ch a m ianego z poziom u tego systemu. R ozw iązyw anie ta k postawionego zadania oparte je s t na szczegółowej analizie procesu p ro je k to w a n ia pomp w irow ych.

Podstawę system u stanow i schemat procesu p ro je kto w a n ia . System zaw iera oprogram ow anie um ożliw iające m iędzy in n y m i:

— w y b ó r k o n s tru k c ji pom py w irow ej,

— obliczenie głów nych w ym iarów w irn ik a ,

— p ro je kto w a n ie ło p a tk i (kszta łtu i długości),

— p ro je k to w a n ie uszczelnienia szyi w irn ik a , obliczanie s tra t w olum etrycz- nych,

— obliczanie c h a ra k te ry s ty k w irn ik a ,

— u ru ch o m ie n ie pro g ra m u AutoC ad z bezpośrednim przeniesieniem na e k ra n gra ficzn y w y n ik ó w obliczeń.

(8)

40 M aciej Zarzycki

W szystkie w ykonyw ane zadania projektow e są odpowiednio indeksowane i przechowywane we w ła ściw ym zbiorze. System zapew nia wygodną pracę k o n s tru k to ra z kom p u te re m w try b ie konw ersacyjnym .

In te g ra ln ą częścią system u w spom agania kom puterow ego p rojektow an ia pom p je s t kom puterow o w spom agany p o m ia r la b o ra to ry jn y pomp modelo

w ych i prototypów . W tej dziedzinie wdrożono dw a sposoby pom iarowe z za

stosowaniem:

— przenośnego re je s tra to ra cyfrowego,

- in te rfe js u pom iarowego sterowanego przez łącze szeregowe kom putera.

Opracowane w tej dziedzinie oprogram ow anie oprócz w y ko rzysta n ia bezpo

średnich p om iarów u m o ż liw ia w zorcow anie to ró w pom iarow ych i przechowy

w anie danych o p rz e tw o rn ik u . Dane te są w yko rzystyw a n e p rz y k o n fig u ra c ji konkretneg o zadania pom iarowego.

2.7. K o m p u tero w e w sp o m a g a n ie p o m ia r u c h a r a k ter y sty k pom p w ir o w y c h

W la ta c h 1991 - 1994 zrealizow ano u k ła d w spom agania kom puterowego p o m ia ru energetycznych c h a ra k te ry s ty k pom p w iro w ych . W pierwszej ko le j

ności opracowano koncepcję uniw ersalnego u k ła d u do p o m ia ru różnych w ie l

kości fizycznych, ta k ic h ja k : ciśnienie, prędkość obrotowa, m om ent obrotowy, siła, te m p e ra tu ra , natężenie p rze p ływ u cieczy oraz natężenie i napięcie prądu elektrycznego.

N astępnie napisano szereg program ów kom puterow ych um ożliw iających przyłączenie specjalistycznej k a r ty pom iarow ej, opracowanie w y n ik ó w pom ia

ró w oraz g raficzną prezentację w y n ik ó w p rz y p om iarach c h a ra kte rystyk pom p w iro w ych . U k ła d został w y k o n a n y w Z akładzie M aszyn i Urządzeń H y d ra u lic z n y c h i przebadany w w a ru n k a c h la b o ra to ryjn ych .

Od k ilk u la t w la b o ra to riu m M aszyn i U rządzeń H y d ra u liczn ych zm odyfi

ko w a n y u k ła d słu ży do p o m ia ru c h a ra k te ry s ty k : energetycznych, m uszlowych i ssania pom p w iro w ych . N a podstaw ie tego u k ła d u opracowano koncepcję pom iarów dynam icznych, ja k np. p o m ia ru s ił osiowych w pompach w irow ych odśrodkowych oraz sposób sterow ania kom puterow ego p o m ia ra m i pomp.

Ponadto opracowano p ro g ra m y k o m puterow e do obliczeń k ry z pom iarowych, obliczeń w irn ik ó w pomp w iro w ych odśrodkow ych oraz p ro g ra m y opracowują

ce w y n ik i pom iarów pomp.

3. W Y T W A R Z A N IE I TR AN SPO R T H Y D R A U L IC Z N Y R U R O C IĄG O W Y GĘSTYCH ZAWIESIN POPIOŁÓW LOTNYCH W WODZIE

B adania prowadzone od k ilk u la t d oprow ad ziły do opracowania o ryg in a l

nych rozw iązań u kła d ó w technologicznych do w y tw a rz a n ia , tra n s p o rtu ru ro -

(9)

1

Rys. 4. Schemat instalacji wytwarzania gęstej zawiesiny popiołowo—wodnej. Oznaczenia:

1 - zbiornik retencyjny popiołów, 2 - zespół dozujący popioły, 3 - układ dozowania wody, 4 - mieszarka, 5 - zbiornik homogenizacyjny gęstej zawiesiny, 6 - pompa, 7 - rurociągi emulgatu Fig. 4. Scheme of test installation for making of density ash-w ater emulsion: 1 - Ash retention tank, 2 - Ash batcher assembly, 3 - System of water batching, 4 - Mixer, 5 - Dense

suspension homogenization tank, 6 - Pump, 7 - Emulsion piping

(10)

4 2 M aciej Zarzycki

Rys. 5. Schemat układu dozowania popiołów lotnych i wody do mieszarki. Oznaczenia:

1 - zbiornik retencyjny popiołów suchych, 2 - dozownik celkowy (z napędem), 3 - regulator natężenia dopływu wody, 4 — mieszarka, 4a - przelew, 4b - przepływomierz gęstej zawiesi

ny, 4c - miernik gęstości emulgatu

Fig. 5. Scheme of ash and w ater feeding system to mixer: 1 - Dry ash retention tank, 2 - Feeder w ith drive, 3 - w ater flow controller, 4 — Mixer, 4a - overflow, 4b - density

suspension flow meter, 4c - density measuring gauge

(11)

ciągowego i składow ania gęstych zawiesin popiołów lotnych w wodzie [16, 19, 23], charakteryzujących się bardzo dużym udziałem objętościowym fazy stałej w zaw iesinie (w granicach (\, = 0,40 + 0,50). Rozwiązania te zostały wdrożone i z powodzeniem są stosowane w Elektrowni ŁAGISZA, Ciepłowni OPOLE, Elektrociepłow ni PECS (Węgry) i w Elektrowni OPOLE S.A. [21]. W ram a ch kontynuacji prac n ad tą problem atyką opracowano oryginalny układ sterow ania p racą instalacji w ytw arzania zawiesiny przy zachow aniu w a ru n ku stałości param etrów Teologicznych zawiesiny (rys. 4 i 5). Zwiększa to pewność funkcjonowania u k ład u tra n sp o rtu hydraulicznego. Prowadzono również prace nad w ykorzystaniem gęstych zawiesin popiołowo-wodnych do rekultyw acji odkrywek górniczych [20] i wspólnego składow ania odpadów energetycznych z procesów chemicznych [24].

4. ZAGADNIENIE NAPOWIETRZANIA ŚCIEKÓW ZA POMOCĄ ZATAPIALNYCH AERATORÓW POMPOWYCH

Celem tem a tu badawczego było określenie efektywności napow ietrzania za pomocą a e ra to ra pompowego zatapialnego w edług własnych koncepcji. Aera- to r pompowy nie tylko dostarcza powietrze do cieczy, ale również ją m iesza, co zw iększa efektywność n atlen ian ia. Opracowane konstrukcje doświadczalnych aeratorów w ykorzystują do tego celu napęd standardowej pompy zatapialnej.

Prototyp zatapialnego a e ra to ra pompowego przedstawiono n a rysunku 6, a badane w irniki pokazano n a rysu nk u 7.

W w aru n k ach laboratoryjnych badano ilość zassanego pow ietrza, moc po

b iera n ą przez napęd oraz zdolność n a tle n ia n ia (rys. 8). N a podstaw ie przepro

wadzonych prac oraz wyników bad ań zaproponowano konstrukcję prototypu a e ra to ra pompowego zatapialnego.

5. BADANIA TRWAŁOŚCI MATERIAŁÓW POMP NARAŻONYCH NA DZIAŁANIE EROZJI

Jednym z problemów związanych z podniesieniem trw ałości i sprawności m aszyn, rozpatryw anym w Zakładzie M aszyn i U rządzeń Hydraulicznych, je s t zagadnienie doboru właściwych m ateriałów oraz badanie ich odporności na erozję.

N a po dstaw ie obserw acji oraz wyników uzyskanych podczas w ieloletnich p rac dotyczących b a d ań zużycia erozyjnego m ateriałów konstrukcyjnych opracow ano u n iw e rsa ln ą m etodę b a d ań oraz stanow isko pozw alające na porów nyw anie odporności erozyjnej różnych m ateriałów konstrukcyjnych.

Równolegle do b ad a ń modelowych przep ro w ad za się rów nież b a d a n ia po-

(12)

4 4 M aciej Zarzycki

Rys. 6. Prototyp zatapialnego aeratora pompowego Fig. 6. Prototype of submerged pup aerator

Rys. 7. Wirniki badane w prototypie aeratora pompowego Fig. 7. Investigated rotors in prototype of submerged pump aerator

(13)

0 .0 0 .3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1

h ( m ) O - a e r a t o r pompowy: wirnik A

O - B

► - C

♦ - D

® - ae r a t o r strumienicowy

Rys. 8. Zależność współczynnika K od głębokości h aeratora w zbiorniku dla aeratora pompowego z różnymi wirnikami (A do D) i aeratora strumieniowego Fig. 8. Dependence of K coefficient versus aerator depth h in the tank for the pump

aerator having différent rotors (A to D) and je t aerator

równawcze rzeczywistych m aszyn w w arunkach laboratoryjnych oraz eksploatacyjnych.

N a podstaw ie zebranych doświadczeń opracowano m etodę bad ań najlepszą zarów no ze względu n a porównywalność warunków badań modelowych z rzeczywistym i w arunkam i pracy m aszyn, ja k i ze względu n a prostotę techno

logii w ykonania próbek oraz wygodę dla w arsztatu badawczego. M etoda n ad a

je się do badań porównawczych zużycia erozyjnego m ateriałów konstrukcyj

nych. W ykonano b adan ia nad różnymi typam i stali, staliw , żeliw, stopów m iedzi, stopów alum inium , poliuretanów oraz tworzyw kompozytowych na bazie epoksydów. Dla przykładu n a rysun k u 9 podano wykres zbiorczy objęto-

(14)

46 M aciej Zarzycki

Rys. 9. Wykres zbiorczy objętościowego ubywania próbek wykonanych z wybranych mate

riałów konstrukcyjnych

Fig. 9. Generalized diagram of volumetric decreasing of specimens made from chosen m aterials

ściowego ubyw ania próbek wykonanych z w ybranych m ateriałów kon stru kcyjnych.

Prace badawcze dotyczące określenia najodpowiedniejszych m ateriałów konstrukcyjnych n a elem enty części przepływowych pomp, opublikowane w lata ch 1991 - 1994 podano w wykazie publikacji [25, 28, 29, 30, 39, 40, 42], Ponadto prowadzi się badan ia pomp w okresie ich eksploatacji, aby stw ier

dzić, k tóre elem enty konstrukcyjne ulegają najw iększem u niszczeniu przez erozję.

(15)

Kierunki badań w zakresie m aszyn i urządzeń. 47

6. PRACE REALIZOWANE W RAMACH PROJEKTÓW BADAWCZYCH (GRANTÓW)

Równolegle do prac naukow o-badaw czych i konstrukcyjnych realizow a

nych w ram a ch prac statutow ych (Bk) i w łasnych (Bw) w Zakładzie M aszyn i U rządzeń H ydraulicznych były prowadzone w ostatnich lata ch dwie prace finansow ane przez K om itet B adań Naukowych w Warszawie:

- O dzysk energii traconej w różnych procesach technologicznych za pomocą hydraulicznych m aszyn wirowych.

- Opracow anie m etody kształtow ania wysoko sprawnych układów przepły

wowych pomp wirowych odśrodkowych do cieczy zawierających ciała stałe.

W ram ach pierwszej pracy zajmowano się między innym i zagadnieniem zastosow ania pomp wirowych w ru ch u turbinowym do rekuperacji energii traconej w przem yśle chemicznym, górniczym, energetyce cieplnej, oczysz

czalniach ścieków, sieciach wodociągowych i innych system ach, w których w ystępuje redukcja ciśnienia lub zrzuty cieczy [13, 27, 32, 33, 34, 35, 37, 40, 41,44],

Rys. 10. Pompa wirowa odśrodkowa OS-80R/3 w ruchu turbinowym na stanowisku ba

dawczym w laboratorium Zakładu

Fig. 10. The OS-80R/3 centrifugal pump operating as turbine in labour test facility

(16)

48 M aciej Zarzycki

1.2

V

i . o

0.8

0.2

0.0C

2.5

N’

2.0 1.8

1.5 1.3

1.0 0.8

0.5 0.3

C harakterystyki spraw ności ]

* * /

$<

^{K '}

X

^♦ ^/

^\

/,

/

a

^►

0 0.3 0. 5 0. 1.3 1. 3 1. 5 1. 3 2. 2. 3 2.i

! i i ;

f C harakterystyki m ocy I

I J

/

y S'

•

0.00.0 0.3 0.5 0.8 1.0 1.3 1.5 1.8 2.0 2.3 2.5 3.5

H*

3.0 2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

' - r J _ . i ... J---1---1---- L Qiarakterystyki przepływu J

/

v

X> ■

0 .0 0 .3 0 .5 0 .8 1 .0 1 .3 1 .5 1 .8 2 .0 g . P r a c a : O — n = 1 5 0 0 o b r / m i n

O — n = 1 2 5 0

► — n = 1 5 0 0

♦ — n = 1 2 5 0

-p o m p o w a

t u r b i n o w a

Rys. 11. Charaktery.styk;i indywidualna pompy OS-80R/3 w ruchu pompowym i turbinowym Fig. 11. The OS-80R/3 pump performance curves operated as the pump and as turbine

(17)

Aby właściwie wykorzystać potencjał naukowy pracowników oraz istniejące labo ratoria, a co za tym następuje, przyspieszyć w ykonanie pracy i zmniejszyć n ak ła d y finansowe, b ad an ia były prowadzone w Zakładzie M aszyn i U rządzeń H ydraulicznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach i Zakładzie Dynam iki Cie

czy In sty tu tu M aszyn Przepływowych PAN w G dańsku.

Pom pę wirową 0S-80R/3 w ru ch u turbinowym n a stanow isku badawczym w labo rato rium Z akładu M aszyn i Urządzeń H ydraulicznych pokazano n a ry su n k u 10.

Dotychczasowe wyniki pracy naukowo-badawczej w skazują, że będzie moż

na w określonych w arunkach zam iast turbin hydraulicznych (wodnych), nie budow anych w kraju, stosować do odzysku energii traconej pompy wirowe je d n o - i wielostopniowe produkow ane w fabrykach krajowych. Takie rozw ią

zanie ułatw i i wpłynie n a potanienie inwestycji związanych z rekuperacją energii. Dla przykładu n a ry sun k u 11 pokazano charak tery sty k ę indyw idual

n ą pom py OS-80R/3 w ruchu pompowym i turbinowym.

N ato m iast przedm iotem drugiej pracy były zagadnienia teoretyczno—ba

dawcze oraz projekt pompy wirowej odśrodkowej do tra n s p o rtu hydrauliczne

go rozdrobnionych ciał stałych o małej liczbie łopatek w irnika.

W ram ach projektu badawczego przeprowadzono analizę współzależności pom iędzy geometrycznymi cechami konstrukcyjnym i a p aram etram i pracy pom py., Zaproponowano sposób określania głównych wymiarów części prze

pływowej pompy n a zadane p a ra m etry pracy. Wykonano analizę cech konstru

kcyjnych, zwłaszcza w pompach o różnie ukształtowanych łopatkach [36, 43].

Z problem atyką prac zrealizowanych w latach 1991 - 1994 wiąże się kilka

naście patentów i wzorów użytkowych przyznanych pracownikom Zakładu M aszyn i U rządzeń Hydraulicznych.

LITERATURA

[1] Korczak A. Lamboj J.: Projektowanie, badanie modelowe i wdrożeniowe pom py typu OWH—250, Zeszyty Naukowe Pol. Śl., seria E nergetyka z. 112, Gliwice 1991, s. 189-198.

[2] Korczak A., Rokita J.: Pompy i układy pompowe (dla kierunków nieme- chanicznych). Skrypt Pol. Śl. n r 1554, Gliwice 1991, s. 273.

[3] Korczak A., R okita J.: The occurence of axial th ru s ts in free-flow pum ps, Proceeding of th e n in g th Conference on Fluid M achinery, Budapest, A kadem iai Kiado, 1991, s. 203-301.

[4] Korczak A. i inni (pod red. Cempela Cz. i Tomaszewskiego F.): Diagnostyka maszyn. Zasady ogólne, przykłady zastosowań. Międzynarodowe Centrum Naukowe Eksploatacji M ajątku Trwałego, Radom 1992, s. 295-303.

[5] Korczak A., P ak u ła G.: D ynam ika układów pompowych. S krypt Pol. Śl.

n r 1749, Gliwice 1993, s. 169.

(18)

50 M aciej Zarzycki

[6] Korczak A.: Łożysko osiowe z w ahliw ie podpartym pierścieniem w irują

cym. VII Konferencja N aukow o-Techniczna, Rzeszów 1993, s. 171-181.

[7] Korczak A.: Dyskusje o nazew nictw ie w diagnostyce pomp. Pompy - Pompownie, B iuletyn Inform acyjno-Reklam ow y, Wrocław 1993, s. 3.

[8] P ak u ła G., Korczak A.: C om putations of a flow a t th e im peller inlet, Konf. HYDROTURBO, Brno 1993, s. 74-83.

[9] Rduch J.: Pompy wirowe wielotarczowe - niekonw encjonalna idea oraz zastosowanie, (U sympozjum „Zagadnienia energetyczne w mechanice”, PTMTiS, Szczyrk 1991, s. 181-188.

[10] O tte J., Rduch J.: K om puterow a an aliza cech konstrukcyjnych wałów i łożysk w entylatorów , VII Konf. „Metody i środki projektow ania wspoma

ganego kom puterow o”, W arszaw a 1991, s. 265-270.

[11] Rduch J.: U ntersu ch ung en an einer Vielscheibenpum pe m it breiten spalten, PU M PENTAGUNG-92, K arlsruh e 1992, s. 12.

[12] Rduch J.: Ogólna s tru k tu ra procesu projektow ania pomp ze wspomaga

niem kom puterowym . VII Konferencja N aukow o-Techniczna, Rzeszów 1993, s. 201-207.

[13] Rduch J., Zarzycki M.: Badania laboratoryjne pomp wirowych wielostopnio

wych w ruchu turbinowym'. Konf. HYDROFORUM, Gdańsk 1994, s. 11—18.

[14] Rduch J . W yniki b adań laboratoryjnych wysokociśnieniowej pompy wy

porowej z bezpośrednim napędem hydraulicznym . Konferencja TRANS- HYDRO, W rocław 1994, s. 115-123.

[15] Rduch J.: Zastosow anie pomp wirowych wielotarczowych do pompowa

n ia m ieszanin. Konf. TRANSHYDRO, W rocław 1994, s. 125—132.

[16] R okita J.: E nergy saving hydraulic system vor rem oving fly -ash and slag, Polish Technical Review, n r 6, 1990, s. 7-9.

[17] R okita J., Dębiec J.: A m u lti-sta g e centrifugal im peller pump, Polish Technical Review, n r 2-3, 1992, s. 5-7.

[18] Rokita J . : E rw eiterungsm öglichkeit des A nw endungsbereichen von Prei- strom pum pen durch Ä nderung der geom etrischen P aram eter. Konf.

PU M PENTAGUNG-92, K arlsru h e 1992, p raca B 7-04, s. 10.

[19] Rokita J. i inni: The production tra n s p o rt and storage of thick ageuneous ash suspensions, Proceeding of th e fo u rth In te rn atio n a l Sympos, on the Reclam ation, T re atm e n t and U tilisation of Coal M ining W astes, Kraków 1993, s. 433-440.

[20] R okita i inni: Zastosow anie technologii gęstej zaw iesiny popiołowo-wodnej w procesie warstwowego w ypełnienia powierzchniowych wyrobisk poeksploatacyjnych. M iędzynarodowe sympozjum naukow e „Górnictwo siarki a ekologia”, Tarnobrzeg 1993, s. 12.

[21] R okita J.: Rozszerzenie zakresu param etró w pracy pomp o swobodnym przepływie, VII Konferencja N aukow o-Techniczna „Wirnikowe maszyny przepływowe”, Rzeszów 1993, t. 2, s. 193—199.

(19)

[22] R okita J. Pakosz T.: Proekologiczna m etoda składow ania odpadów pale

niskowych w postaci em ulgatu i jej efektywność n a przykładzie Ele

ktrow ni Opole. VIII Konferencja „Wydajność - Efektywność”, Opole 1993, s. 234-237.

[23] R okita J . : W ytw arzanie i tra n sp o rt hydrauliczny gęstych zawiesin popio- łowo-wodnych. Konferencja TRANSHYDRO, Wrocław 1994, s. 133-142.

[24] Folek S., R okita J.K ., Rokita J.: Możliwości w ykorzystania gęstych za

w iesin popiołów lotnych w wodzie w procesach składow ania odpadów w przem yśle chemicznym, Chem ik n r 9, 1994, s. 216—220.

[25] Zarzycki M., Jadwiszczok A.: Investigations of th e influence of the hard- ness on abrassion for different pum p m aterials used for leaded fluids, PUM PENTAGUNG-92, K arlsruhe 1992, A7-03, s. 14.

[26] Zarzycki M., K ania E.: Zabezpieczenie pomp wirowych zatapialnych przed przeciwnym kierunkiem obrotów ich silników napędowych, Me

chanizacja i A utom atyzacja Górnictwa, Katowice 1992, n r 4-5, s. 60-65.

[27] Zarzycki M., Dębiec J., Rduch J.: B adanie wielostopniowej pompy wiro

wej w ruchu turbinowym . VII Konferencja N aukow o-Techniczna, Rze

szów 1993, t. 2, s. 21-38.

[28] Zarzycki M., W ilk A.: B adania doświadczalne dotyczące zwiększenia trw ałości pomp dla cieczy m echanicznie zanieczyszczonych działających erozyjnie, Zagadnienia M aszyn Przepływowych, IM P PAN, G dańsk 1993, s. 683-703.

[29] Zarzycki M., W ilk A.: B adania doświadczalne m ateriałów konstrukcyj

nych dla pomp do cieczy m echanicznie zanieczyszczonych działających ścierająco. Międzynarodowa konferencja „Problemy projektowania, wy

tw arzania i eksploatacji sprzętu górniczego i środków automatyzacji górnic

tw a”, Pol. Śl. i Moskiewski Instytut Górniczy, Gliwice 1993, s. 95-110.

[30] Zarzycki M., W ilk A.: Zwiększenie trwałości elem entów m aszyn h y d rau licznych podlegających niszczeniu erozyjnemu przez zastosowanie two

rzyw niem etalicznych. VII Konferencja N aukow o-Techniczna, Rzeszów 1993, s. 47-57.

[31] Zarzycki M., Rokita J., Dębiec J.: Bew ertungsm öglichkeiten der Anwe

nd u n g m ehrstufiger A ufschläm m ungen grobkörniger fester Köper in A nlehnyng and B etriebsuntersuchungen. Konferencja HYDROMECHA- N ISA TIO N-5, M agdeburg 1993, s. 18.

[32] Zarzycki M.: Odzysk energii traconej w różnych procesach technologicz

nych za pomocą hydraulicznych m aszyn wirnikowych. Komunikat na konferencji „Wirnikowe maszyny przepływowe”, KBN, Łódź 1993, s. 65-68.

[33] Zarzycki M., Rduch J.: P raca pomp wirowych wielostopniowych w ruchu turbinow ym . Górnictwo Odkrywkowe n r 4, Wrocław 1994, s. 135-142.

(20)

52 M aciej Zarzycki

[34] Zarzycki M., Rduch J.: P raca pomp wirowych w ruchu turbinowym.

Sem inarium krajow e „W ykorzystanie energii odnawialnej w rolnictwie”, IBMER, W arszaw a 1994, s. 9.

[35] Zarzycki M., Dębiec J . Rduch J.: W ykorzystanie pomp wirowych odśrod

kowych wielostopniowych w pracy turbinow ej do odzysku energii. Sym

pozjum „Nowoczesna tech n ik a w ytw arzania energii elektrycznej”, Biel

sko-B iała 1994, s. 6.

[36] Zarzycki M., R okita J.: A naliza i ocena param etrów pracy pomp wiro

wych do tra n s p o rtu hydraulicznego ciał stałych w cieczach oraz kierunki ich doskonalenia i rozwoju. Górnictwo Odkrywkowe, n r 4 1994, s'. 143-151.

[37] Zarzycki M., R okita J., Dębiec J.: Pom pa w irowa odśrodkowa wielosto

pniowa do dalekiego hydraulicznego tra n s p o rtu zaw iesin popiołowo- wodnych. Sympozjum „Nowoczesna tech nika w w ytw arzaniu energii elektrycznej”, B ielsko-B iała 1994, s. 6.

[38] Zarzycki M.: Zagadnienie budowy i eksploatacji pomp w okresie re stru kturyzacji gospodarki. Konferencja TRANSHYDRO, Wrocław 1994, s. 253-265.

[39] Zarzycki M., Wilk A.: Zwiększenie odporności pomp do tra n sp o rtu hy

draulicznego ciał stałych n a działanie erozyjne cieczy. Konferencja TRANSHYDRO, Wrocław 1994, s. 229-252.

[40] Zarzycki M.: A com parison of th e re su lts of investigations concerning the erosive w ear of th e im pellers of rotodynam ic pum ps in norm al exploita

tion w ith th e resu lts of te sts carried out on sam ples in th e laboratory.

M iędzynarodowa konferencja naukow a INSYCONT-SLOVIANTRIB, AGH, Kraków 1994, s. 213-229.

[41] Zarzycki M., Dębiec J., Rduch J.: A naliza możliwości wykorzystania energii traconej w niektórych procesach technologicznych przem ysłu węglowego za pomocą hydraulicznych m aszyn wirowych, M echanizacja i A utom atyzacja Górnictwa, Katowice 1994, s. 26-29.

[42] Zarzycki M., W ilk A.: E xperim ents on th e erosion w ear. Extrapolation of model resu lts to real hydraulic m achinery elem ents, Archiwum Techno

logii M aszyn i A utom atyzacji KBM PAN, z. 13, Poznań 1994, s. 281-297.

[43] Zarzycki M., Rokita J . : Wpływ cech konstrukcyjnych na param etry pracy pomp wirowych odśrodkowych do hydraulicznego tra n sp o rtu ciał sta łych. Konferencja HYDROFORUM, G dańsk 1994, s. 97-109.

[44] Zarzycki M., Dębiec J., Rduch J.: A naliza zastosow ania pomp wirowych w ru ch u turbinow ym w kopalniach węgla kam iennego. Konferencja HY

DROFORUM, G dańsk 1994, s. 1-9.

[45] Zarzycki M., W ilk A.: Investigations concerning th e im provem ent of the du rability of im peller pum p elem ents explosed to th e effects of erosion, 75—lecie AGH, Kraków 1994, t. 13, z. 2, s. 255-271.

[46] W ilk A., W llk S.: Pom py do h y d ro tran sp o rtu typu P H -B . Konferencja TRANSHYDRO, Wrocław 1994, s. 207-216.