Kierunki prac naukowo-badawczych i projektowo-konstrukcyjnych z maszyn i urządzeń hydraulicznych

(1)

In s ty tu t M aszyn i U rządzeń Energetycznych P olitechn ik a Śląska, Gliwice

Maciej ZARZYCKI

K IERUNK I PRAC NAUKOWO-BADAWCZYCH

I PROJEKTOWO-KONSTRUKCYJNYCH Z MASZYN I URZĄDZEŃ HYDRAULICZNYCH

1. W p ro w a d zen ie

Z akład M aszyn i U rządzeń Hydraulicznych In sty tu tu M aszyn i U rządzeń E nergetycznych W ydziału Inżynierii Środowiska i E nergetyki Politechniki Śląskiej pow stał w 1971 r. w ram ach w prow adzenia nowej s tru k tu ry uczelni, w w y niku przem ianow ania istniejącej wcześniej w Politechnice Śląskiej K ate

dry Pom p i Silników Wodnych (od 1945 r.) oraz n astęp n ie K atedry M aszyn i U rząd zeń H ydraulicznych (od 1969 r.).

Z akład M aszyn i U rządzeń Hydraulicznych przejął w całości i znacznie rozw inął tem aty k ę prac prowadzonych w poprzednich jednostk ach organiza

cyjnych, koncentrując swoje działania przede w szystkim n a nowych zagadnie

niach, k tó re stanow iły problem y dla przemysłowych biu r konstrukcyjnych i technologicznych. Problem atyka działalności Z akładu obejmuje teorię i b ad a

n ia teoretyczne i doświadczalne (podstawowe i stosowane) oraz projektow anie i konstru o w an ie, technologię i eksploatację:

— pom p (wirowych, wyporowych i specjalnych),

— tu rb in wodnych,

— elem entów m aszyn i urządzeń do napędów i sterow ań hydraulicznych.

P onadto Zakład rozwija prace związane z system am i, m aszynam i i u rz ą d zeniam i do tra n sp o rtu hydraulicznego ciał stałych. W powyższym okresie swojej działalności Zakład zajmował się również autom atyzacją pracy pomp i pompowni.

(2)

38 Maciej Zarzycki

2. G łó w n e d z ie d z in y b a d a ń n a u k o w y ch i prac p r oj e k to w o -k o n str u k c y j n y ch

W spółpraca Zakładu z gospodarką k raju w zakresie naukow o-badaw czym i projektow o-konstrukcyjnym je s t od wielu la t u kierunkow ana przede wszy

stkim n a zagadnienia:

- analizę teoretyczną układów przepływowych pomp w celu zwiększenia spraw ności,

- b a d ań doświadczalnych dotyczących doskonalenia pod względem przepły

wowym elem entów konstrukcyjnych pomp wirowych w ruch u pompowym oraz w ruchu turbinow ym [9, 40],

- projektow ania i k onstruow ania w ysokospraw nych układów przepływo

wych pomp [10, 11, 22, 43, 52],

- b a d ań podstawowych oraz p rac konstrukcyjnych dotyczących pomp wiro

wych o swobodnym przepływie oraz pomp wirowych z w irnikam i wielotarczowymi,

- b a d ań i konstrukcji pomp wyporowych z napędam i hydraulicznym i prze

znaczonych do tra n s p o rtu gęstych m ieszanin,

- opracow ań m etod obliczeń elem entów konstrukcyjnych oraz zdejmowania ch a ra k te ry sty k pomp z zastosow aniem w spom agania kom puterowego [16, 18],

- b a d a ń podstawowych i prac konstrukcyjnych z dziedziny tra n sp o rtu hy

draulicznego rozdrobnionych ciał stałych o dużej koncentracji, - b ad a ń zwiększających odporność pomp n a działanie kaw itacji [4],

- b ad a ń odporności erozyjnej m ateriałów konstrukcyjnych stosowanych w budowie m aszyn i urządzeń hydraulicznych,

- p rac dotyczących ukierunkow ania rozwoju m aszyn i urządzeń hydraulicz

nych ze szczególnym uwzględnieniem pomp [53],

- m odernizacji i rekonstrukcji m aszyn i urządzeń hydraulicznych [43], - diagnostyki oraz prac z zakresu m etrologii m aszyn i urządzeń hydraulicz

nych [8].

3. Z a g a d n ie n ia n a u k o w o -b a d a w c z e i k o n str u k cy jn e z z a k r e su m a szy n i u rzą d zeń h y d ra u lic zn y ch

W lata ch 1971-1996 przede w szystkim kontynuow ano prace n aukow o-ba

dawcze n ad opracowaniem konstrukcji nowych m aszyn i urządzeń hydraulicz

nych oraz n ad dalszym doskonaleniem już istniejących typów m aszyn pod względem w skaźników techniczno-ekonom icznych, pewności ruchu i dostoso

w an ia ich do zwiększonych w ym agań ekologicznych.

(3)

Kierunki prac naukowo-badawczych. 39

Rozwijano również prace badawcze i projektowe n ad system am i, m aszyna

mi i urząd zen iam i do tra n sp o rtu hydraulicznego ciał stałych ze szczególnym uw zględnieniem odpadów paleniskowych (popiołu i żużla).

W w yniku realizacji tych prac oprócz opracowań technicznych, zostało w ykonanych kilkanaście zakończonych przewodów doktorskich oraz otrzym a

no k ilk a d z ie sią t patentów krajowych i zagranicznych. W yniki prac są przed

m iotem publikacji i były om aw iane n a wielu konferencjach naukow ych i technicznych krajowych i zagranicznych.

3.1. W ybrane z a g a d n ie n ia z d z ie d z in y pomp

Prace Z akład realizow ał współpracując głównie z C entrum M echanizacji G órnictw a KOMAG (dawniej Zakłady Konstrukcyjno-M echanizacyjne Prze

m ysłu Węgłowego), POWEN S.A. (dawniej Zabrzańska F ab ry k a M aszyn Gór

niczych) oraz kopalniam i, elektrow niam i i zakładami przem ysłu chemicznego.

W ra m a c h tej współpracy w Zakładzie Maszyn i U rządzeń H ydraulicznych opracow ano wiele unikalnych i wartościowych konstrukcji pomp od sform uło

w an ia założeń do wdrożenia, które przyczyniły się do zabezpieczenia potrzeb krajow ych i eksportowych.

W celu zilustrow ania kierunków i wyników tych prac poniżej podano kilk a przykładów.

W zw iązku z eksploatacją coraz głębiej zalegających pokładów węglowych i koniecznością ich odw adniania, w Zakładzie, opierając się n a wieloletnich dośw iadczeniach w projektow aniu pomp, wspólnie z Z abrzań ską F abry k ą M aszyn Górniczych (współpraca od 1948 r.) opracowano un ik aln e pompy głównego odw adniania OWH-250 (Q = 500 m 3/h, H = 1200 m) z pom pą w stęp n ą OW-250 (do H = 1600 m) (rys. 1 -¡- 4).

N a podstaw ie pozytywnych wyników badań podstawowych i eksploatacyj

nych pom py te zostały wprowadzone do produkcji [12, 37, 38, 39]. Ponadto opracow ano pompy OWH-200 o mniejszej wielkości, k tóre również po bad a

n iach przekazano do produkcji. W ykonano również wiele prac n au k o w o-b a

dawczych dotyczących zrównoważenia naporów osiowych w pom pach wiro

wych [5, 6, 7], ja k też zm ierzających do doskonalenia poszczególnych elem en

tów konstrukcyjnych tych pomp.

Osiągnięciem Zakładu spraw dzonym w praktyce je s t również opracowanie rozw iązania konstrukcyjnego pompy odśrodkowej wielostopniowej do tra n s p o rtu gęstych m ieszanin i zawiesin TM-125, z oryginalnym rozw iązaniem u k ład u odciążającego, w którym tarcza odciążająca została pow iązana z łoży

skiem promieniowym i je st zasilana olejem pod ciśnieniem (rys. 5 i 6) [1 — 3].

Przez symbol x = 1000 godzin eksploatowano prototyp pompy w w arunkach przem ysłow ych (pompowanie gęstej zawiesiny popiołowo-wodnej). B adania pom py wykazały zadowalającą trw ałość i niezawodność działania [31] i osiąg-

(4)

40 Maciej Zarzycki

Rys. 1. Pom pa wirowa odśrodkowa OWH-250 Fig. 1. C entrifugal im peller pum p OWH-250

Rys. 2. Pom pa wirowa odśrodkowa OWH-250 Fig. 2. C entrifugal im peller pum p OWH-250

(5)

L ic z b a stopni - i

3 4 S S 7 8 9 / O H I Z

~ ~ ~ ' ‘ * ‘ ‘ ' ' n - M S W r-S S O e S S N /m ^ r-iO O k S /m 1) T - ? 8 8 k ( i - I 5 X |

Rys. 3. C h a ra k te ry sty k i pompy wirowej odśrodkowej OWH-250 Fig. 3. C haracteristics of th e centrifugal im peller pum p OWH-250

nięcie następujących param etrów pracy: wydajność Q = 200 m 3/h, wysokość podnoszenia H = 270 m, sprawność Tj = 0,57 (podczas pom pow ania wody) przy prędkości obrotowej n = 1450 m in-1 oraz przy liczbie stopni i = 10.

K ontynuow ano również prace nad jednostopniow ym i pom pam i wirowymi odśrodkow ym i do transportu hydraulicznego ciał stałych. Zaprojektowano, w ykonano i przebadano (w w arunkach laboratoryjnych i przem ysłowych) pro

totyp pom py PK-100 do hydraulicznego tra n sp o rtu kruszyw a z elem entam i części przepływowej wykonanymi z gum y (rys. 7). D okum entację pompy prze

k azan o do produkcji w Zakładach M echanicznych BUDKRUSZ w A leksandro

wie K ujaw skim .

W ra m a c h prac związanych z m odernizacją i zwiększeniem spraw ności prow adzono także między innymi b ad an ia pompy do tra n s p o rtu hydrauliczne

go ciał stałych PH-B [36].

Prow adzono również badania nad pom pam i o swobodnym przepływie i opracow ano m etodykę doboru cech konstrukcyjnych tak ich pomp, w yróżniają

cych się dużą wysokością podnoszenia. Zwiększenie wysokości podnoszenia

(6)

42 Maciej Zarzycki

Rys. 4. C h araktersytyki pomp OW-250 i OWH-250 połączonych szeregowo Fig. 4. C haracteristics of th e pum ps OW-250 and OWH-250 coupled in series

(i spraw ności) uzyskano w skutek zwiększenia szerokości łopatek w irnik a i średnicy zew nętrznej [23, 24, 25, 32].

Niezależnie od wielu prac związanych z opracowaniem pomp wirowych z w irnikam i łopatkowym i, zajmowano się również z pozytywnym wynikiem pom pam i wirowymi z w irnikam i wielotarczowymi [13, 15,17, 21].

W pewnych zakresach param etrów pracy pompy wirowe z w irnikiem wielo- tarczow ym są atrakcy jn ą alternaty w ą w zastosowaniach dla pomp wirowych z w irnikam i łopatkowym i i pomp wyporowych. W cześniejsze prace wykonane

(7)

Rys. 5. Pom pa wirowa odśrodkowa TM-125 Fig. 5. C entrifugal im peller pum p TM-125

w Z akładzie dotyczyły wirników wielotarczowych dla cieczy m echanicznie czystych, o w ąskich szczelinach, w których przepływ je s t lam inarny. Rozwią

zanie oparto n a modelu m atem atycznym takiego przepływu i zagadnieniach optym alizacji wymiarów w irnika, obliczaniu charakterystyk [13], określono również analitycznie pole stosow ania pomp z w irnikam i wielotarczowymi [14]. Równocześnie przeprowadzono wiele prac eksperym entalnych potw ier

dzających rozw iązania teoretyczne.

Podjęto także b adania pompy wirowej z wirnikiem wielotarczowym tłoczą

cej wodę z piaskiem , a więc z w irnikiem o szczelinach relatyw nie szerokich (rys. 8). U zyskane wyniki w skazują na przydatność tego typu w irników do pom pow ania cieczy zanieczyszczonych.

Oprócz pomp wirowych realizowano także prace naukow o-badaw cze i kon

stru kcyjn e odnoszące się do pomp wyporowych (tłokowych).

W ram a ch program u centralnego n a zlecenie Głównego In sty tu tu Górnic

tw a wykonano prace studialno-projektow e i ostatecznie skonstruow ano i zba

dano pom py dla instalacji u w ad arn ian ia węgla.

(8)

44 Maciej Zarzycki

Rys. 6. Pom pa w irowa odśrodkowa TM-125 Fig. 6. C entrifugal im peller pum p TM-125

Pom py te zabudowano w instalacji doświadczalnej, pracującej przy wyso

kich te m p e ra tu ra c h i ciśnieniach pompowanego czynnika chemicznie aktyw nego. W tych w aru n k ach pracy zagadnienia przepływowe są drugorzędne, a n a p lan pierw szy w ysuw ają się zagadnienia właściwych uszczelnień, tworzyw konstrukcyjnych, niezawodności i bezpieczeństw a pracy oraz regulacji.

B ad ania pom py przeprowadzono w laboratorium Z akładu oraz w instalacji półtechnicznej (rys. 9).

3.2. Z a g a d n ie n ie n a p o w ie tr z a n ia ś c ie k ó w za p o m o cą z a ta p ia ln y c h a e r a to r ó w p o m p o w y c h

Celem b a d ań było określenie efektywności napow ietrzania za pomocą aera- to ra pompowego zatapialnego opracowanego według w łasnych koncepcji. Za

daniem a e ra to ra pompowego je s t nie tylko dostarczanie pow ietrza do cieczy, ale również m ieszanie, co zwiększa efektywność n atlen ian ia. Opracowane

(9)

500

Rys. 7.

Fig. 7.

Pom pa wirowa odśrodkowa PK-100 z przepływowymi elem entam i konstrukcyjnym i w ykonanym i z gumy

C entrifugal pum p type PK-100 w ith flow elem ents made from rubber

(10)

46 Maciej Zarzycki

Rys. 8. Pom pa w irowa odśrodkowa z w irnikiem wielotarczowym Fig. 8. C entrifugal im peller pum p w ith a m ulti-row wheel

(11)

Rys. 9. Pom pa wyporowa (tłokowa) z napędem hydraulicznym Fig. 9. Positive (piston) pum p w ith hydraulic drive

konstrukcje doświadczalnych aeratorów wykorzystują do tego celu napęd standardow ej pompy zatapialnej.

W w a ru n k a ch laboratoryjnych badano ilość zassanego pow ietrza, moc po

b ie ra n ą przez napęd oraz zdolność natlenian ia. Na podstaw ie przeprow adzo

nych p rac oraz wyników badań zaproponowano konstrukcję prototypu aerato- ra pompowego zatapialnego.

3.3. P r a c a z d z ie d z in y tu rb in i e le k tr o w n i w od nych

W zakresie tu rb in i siłowni wodnych Zakład brał udział w u s ta la n iu progra

m u rozwoju energetyki wodnej w k raju (ostatnio do roku 2000) obejmującym k a sk ad ę dolnej Wisły, elektrow nie pompowe, elektrownie wodne przy wieloza

daniow ych zbiornikach i stopniach wodnych oraz m ałe elektrow nie wodne [41]. Ponadto Zakład brał udział w doradztw ach i ekspertyzach związanych z eksploatacją elektrow ni wodnych.

(12)

48 Maciej Zarzycki

3.4. S p r z ę g ło h y d r o k in e ty c z n e

Do wyróżniających się prac naukow o-badaw czych i konstrukcyjnych z za

k resu napędów hydraulicznych m ożna zaliczyć opracowanie m etody wyzna

czania param etrów energetycznych i przepływowych sprzęgieł hydrokinetycz- nych regulacyjnych o obiegu zam kniętym [35]. Ta oryginalna m etoda umożli

w ia pow iązanie p aram etrów energetycznych i przepływowych sprzęgła hydrokinetycznego regulacyjnego o obiegu zam kniętym z jego p a ra m etram i kon

strukcyjnym i oraz p a ra m etram i fizycznymi cieczy roboczej.

U zyskane wyniki z realizacji pracy oraz oryginalne program y obliczeniowe um ożliwiają:

- optym alizację p aram etrów konstrukcyjnych elem entów obiegu cieczy, - określenie c h a ra k te ru i wielkości zm ian param etrów energetycznych

sprzęgła w stan ach przejściowych,

- w yznaczenie czasu potrzebnego do stabilizacji przepływów i param etrów energetycznych po przesterow aniu bądź po zm ianie obciążenia sprzęgła.

O pracow ana m etoda obliczeń dostarcza ważnych informacji o współzależ

ności param etró w energetycznych i konstrukcyjnych sprzęgieł hydrokinetycz- nych regulacyjnych i może być stosow ana do obliczeń projektow anych sprzę

gieł o obiegu zam kniętym .

4. W ybrane z a g a d n ie n ia z te c h n o lo g ii tra n sp o rtu h y d r a u lic z n e g o g ę s ty c h z a w ie s in p o p io łó w lo tn y c h w w o d zie

B ad ania przeprow adzane od k ilk u lat doprowadziły do opracow ania orygi

nalnych rozw iązań układów technologicznych do w ytw arzania, tran sp o rtu rurociągowego i składow ania gęstych zawiesin popiołów lotnych w wodzie [26 31,34], charakteryzujących się bardzo dużym udziałem objętościowym fazy stałej w zaw iesinie (w granicach Cv = 0,40 - 0,50). Rozw iązania te zostały wdrożone i z powodzeniem są stosow ane w Elektrow ni Łagisza, Ciepłowni Opole, Elektrociepłow ni Pecs (Węgry) i w Elektrow ni Opole S.A. [33]. W ra m ach kontynuacji prac n ad tą problem atyką opracowano oryginalny układ sterow ania p racą instalacji w ytw arzania zawiesiny przy zachow aniu w aru n

ku stałości param etró w Teologicznych zawiesiny (rys. 10 i 11). Zwiększa to pewność funkcjonow ania u kładu tra n sp o rtu hydraulicznego. Prowadzono również prace n ad w ykorzystaniem gęstych zawiesin popiołowo-wodnych do rekultyw acji odkrywek górniczych i wspólnego składow ania odpadów energe

tycznych z procesów chemicznych.

(13)

Rys. 10. S chem at instalacji w ytw arzania gęstej zawiesiny popiolowo-wodnej: 1 - zbiornik retencyjny popiołów, 2 - zespól dozujący popioły, 3 - układ dozow ania wody, 4 - m ieszarka, 5 - zbiornik homogenizacyjny gęstej zawiesiny, 6 — pom pa, 7 - rurocią

gi em ulgatu

Fig. 10. D iagram of a te st in stallation for condensing th e ash-w ater emulsion: 1 - ash rete n tio n tan k . 2 - ash batcher assembly, 3 - system of w ater batching, 4 - mixer, 5 - dense suspension hom ogenization tank. 6 - pump, 7 - em ulsion piping

(14)

50 Maciej Zarzycki

Rys. 11. Schem at u kładu dozowania popiołów lotnych i wody do mieszarki: 1 - zbiornik retencyjny popiołów suchych, 2 — dozownik celkowy (z napędem ), 3 — regulator n atężen ia dopływu wody, 4 - m ieszarka, 4a - przelew, 4b - przepływom ierz gęstej zawiesiny, 4c - m iernik gęstości em ulgatu

Fig. 11. D iagram of a ash and w ate r feeding system to th e mixer. 1 - dry ash reten tich tand, 2 - F eeder w ith drive, 3 - w ate r flow controller, 4 - Mixer, 4a - overflow, 4b - density suspension flow m eter, 4c - density m easuring gauge

(15)

5. B a d a n ia trw a ło ści m a ter ia łó w na d z ia ła n ie e ro zy jn e m ie s z a n in

Jed nym z problemów związanych z podniesieniem trw ałości i spraw ności m aszyn, rozpatryw anym w Zakładzie M aszyn i U rządzeń H ydraulicznych, jest zagadnienie doboru właściwych m ateriałów oraz badanie ich odporności n a erozję.

N a podstaw ie obserwacji oraz wyników uzyskanych podczas wieloletnich prac dotyczących badań zużycia erozyjnego materiałów konstrukcyjnych opracowano u niw ersalną metodę badań oraz stanowisko pozwalające n a po

rów nyw anie odporności erozyjnej różnych materiałów konstrukcyjnych. Rów-

Rys. 12. W ykres zbiorczy objętościowego ubyw ania próbek wykonanych z w ybranych m a te

riałów konstrukcyjnych

Fig. 12. Generalized diagram of th e volumetric decreasing of specim ens m ade from chosen m aterials

(16)

52 Maciej Zarzycki

nolegle do badań modelowych przeprow adza się również badania porównaw

cze rzeczywistych m aszyn w w arun k ach laboratoryjnych oraz eksploatacyj

nych.

N a podstaw ie zebranych doświadczeń opracowano m etodę b ad ań najlepszą zarówno ze względu n a porównywalność w arunków badań modelowych z rzeczywistym i w aru n k am i pracy m aszyn, ja k i ze względu n a prostotę techno

logii w ykonania próbek oraz wygodę dla w a rszta tu badawczego. M etoda nada

je się do b adań porównawczych zużycia erozyjnego m ateriałów konstrukcyj

nych. W ykonano badania n ad różnym i typam i stali, staliw , żeliw, stopów m iedzi, stopów alum inium , poliuretanów oraz tworzyw kompozytowych na bazie epoksydów. Dla przykładu n a ry su n k u 12 podano w ykres zbiorczy obję

tościowego ubyw ania próbek w ykonanych z w ybranych m ateriałów konstru

kcyjnych.

Prace badawcze dotyczące określenia najodpowiedniejszych materiałów konstrukcyjnych n a elem enty części przepływowych pomp, opublikowane w o statnich latach, podano w wykazie publikacji [42, 45, 46, 47, 54, 56, 59], Ponadto prowadzi się b adania pomp w okresie ich eksploatacji, aby stwier

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

6. P ra c e w y k o n y w a n e w ra m a ch p ro jek tó w b a d a w c zy c h (gran tów )

Równolegle do prac naukowo-badawczych i konstrukcyjnych realizowanych w ram ach prac statutow ych (Bk) i w łasnych (Bw) w Zakładzie Maszyn i U rządzeń H ydraulicznych były prowadzone w ostatnich latach dwie prace finansow ane przez K om itet B adań Naukowych:

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

- Opracow anie m etody kształto w an ia w ysokospraw nych układów przepły

wowych pomp wirowych odśrodkowych do cieczy zawierających ciała stałe.

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

czalniach ścieków, sieciach wodociągowych i innych system ach, w których występuje redukcja ciśnienia lub zrzuty cieczy [19, 44, 49, 50, 51, 54, 55, 58, 60], Aby właściwie w ykorzystać potencjał naukow y pracowników oraz istniejące labo rato ria, a co za tym n astępuje, przyspieszyć wykonanie pracy i zmniejszyć n ak ład y finansowe, b ad an ia były prowadzone w Zakładzie M aszyn i Urządzeń H ydraulicznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach i Zakładzie D ynam iki Cie

czy In s ty tu tu M aszyn Przepływowych PAN w Gdańsku.

(17)

Pompę w irow ą OS-80M/2 w ruchu turbinowym na stanow isku badawczym w laboratorium Zakładu Maszyn i U rządzeń Hydraulicznych pokazano n a rysunku 13.

Rys. 13. P om pa wirowa odśrodkowa 0S-80M/2 w ruchu turbinowym n a stanow isku badaw czym w laboratorium Zakładu

Fig. 13. C entrifugal im peller pum p 0S-80M/2 used as a turbinę in th e te s t sta n d of th e laboratory

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

n a w określonych w arunkach zam iast tu rb in hydraulicznych (wodnych), nie budowanych w kraju, stosować do odzysku energii traconej pompy wirowe je d n o - i wielostopniowe produkowane w fabrykach krajowych. Takie rozw ią

zanie u łatw i i wpłynie n a potanienie inwestycji związanych z rekuperacją energii. D la przykładu n a rysunku 14 pokazano charak tery sty k ę pompy OS-80M/2 w ruchu turbinowym.

(18)

54 Maciej Zarzycki

N ato m iast przedm iotem drugiej pracy były zagadnienia teoretycz- no-badawcze oraz projekt pompy wirowej odśrodkowej do tra n sp o rtu hydraulicznego rozdrobnionych ciał stałych o małej liczbie łopatek w ir

nika.

W ram ach projektu badawczego przeprowadzono analizę współza

leżności pom iędzy geometrycznymi cecham i konstrukcyjnym i a p a ra m etram i pracy pompy. Zapropono

w ano sposób o kreślania głównych wym iarów części przepływowej po

m py n a zadane p a ra m etry pracy.

W ykonano analizę cech k o n stru kcyjnych, zwłaszcza w pom pach o różnie ukształtow anych łopatkach.

Obecnie w Zakładzie je s t realizo

w any projekt badawczy finansow a

ny przez K om itet B adań N auko

wych n t. „Analiza doświadczalna zm ian konstrukcyjnych pomp wiro

wych w celu dostosow ania ich do pracy turbinow ej” i projekt celowy pt. „Opracowanie układów przepły

wowych pomp o zwiększonej efe

ktywności podnoszenia gęstych drobnoziarnistych m ieszanin (od

padów) oraz zwiększonej trw ało

ści”.

A ktualnie Zakład M aszyn i U rządzeń H ydraulicznych może wykonywać dla gospodarki narodo

wej prace teoretyczne i doświad

czalne oraz projektow o-konstru

kcyjne i zagadnienia zw iązane z do

borem m ateriałów konstrukcyjnych dla m aszyn i urządzeń hydraulicz

nych podlegających niszczeniu na sk u tek działan ia erozyjnego cieczy.

40.0

12.0

N * X

1

X

V

,

...ł i

2 Z -

* *. _ .X

. . . . . . * -4* - - X

,/r a t9

-4_

'T~ ' - - v -

Rys. 14. C harakterystyka pompy 0S-80M/2 w ruchu turbinow ym przy stałych spa

dach

Fig. 14. Characteristics of the pum p 0S-80M/2 used as a tu rb in e a t a constant diffe

rence of levels

(19)

7. B a z a la b o ra to ry jn a zak ład u

Z akład M aszyn i U rządzeń Hydraulicznych dysponuje laboratorium m a

szyn i urząd zeń hydraulicznych o powierzchni użytkowej 215 m 2 i mocy zainstalow anej P = 50 kW, które je s t przystosowane do prow adzenia prac naukow o-badaw czych z zakresu m aszyn i urządzeń hydraulicznych (rys. 15 i 16) oraz zajęć dydaktycznych z pomp wirowych, wyporowych i specjalnych.

L aboratorium je s t wyposażone w stanowiska, które um ożliw iają prow adzenie procesu dydaktycznego (ćwiczeń laboratoryjnych) zgodnie z obowiązującym program em studiów.

N ato m iast do prac badawczych stanowiska laboratoryjne są zm ieniane w zależności od tem atyki prac i związanych z tym potrzeb. A ktualnie laborato

rium do prac badawczych posiada stanowiska:

1) dla pom p wirowych (do badań modelowych)

- z silnikiem prąd u stałego, P s = 30 kW i n = 0 do 3000 m in’ 1, - z zbiornikiem próżniowo-ciśnieniowym V = 4 m 3,

- z możliwością regulacji tem p eratu ry t = 15 do 60°C,

- z możliwością określania sił wzdłużnych zespołu wirującego pompy, 2) do ok reślan ia odporności erozyjnej materiałów stosowanych w budowie

m aszyn i urządzeń hydraulicznych.

Rys. 15. L aboratorium m aszyn i urządzeń hydraulicznych Fig. 15. L aboratory of hydraulic m achines and installations

(20)

56 Maciej Zarzycki

Rys. 16. L aboratorium m aszyn i urządzeń hydraulicznych Fig. 16. L aboratory of hydraulic m achines and installations

N iezależnie od głównego laboratorium Zakład dysponuje jeszcze laborato

rium m echaniki płynów oraz dwoma laboratoriam i do badań pomp do tra n s

p o rtu hydraulicznego m ieszanin i badań pomp wyporowych. Przy laborato

rium je s t w arsztat, który um ożliwia m ontow anie nowych stanow isk badaw

czych, dokonywanie przebudowy istniejących oraz koniecznych napraw . Ponadto Zakład w ram ach współpracy korzysta do badań prototypów z laboratorium POW EN S.A. w Zabrzu wyposażonego w kilk a silników, z któ

rych najw iększy m a moc P = 1,5 MW, ja k również ze stanow isk badawczych w laboratorium C entrum M echanizacji Górnictwa KOMAG w Gliwicach.

L iter a tu r a

1. Dębiec J., Rokita J., Żukowski E.: Nowe rozw iązania konstrukcyjne pompy krętnej odśrodkowej wielostopniowej do m ieszanin i zaw iesin ciał stałych, ZN Pol. Śl., seria E nergetyka z. 100, Gliwice 1987.

(21)

2. Dębiec J., Rokita J.: U kład odciążenia naporu osiowego wielostopnio

wych pomp odśrodkowych do cieczy erozyjnych, VI konf. nauk.-techn.

„Technologia m aszyn przepływowych” Rzeszów 1988.

3. Dębiec J., Rokita J.: Innowacje w konstrukcji wielostopniowych pomp wirowych odśrodkowych do cieczy mechanicznie zanieczyszczonych, Me

chanizacja i Autom atyzacja Górnictwa, nr 7, 1987.

4. K orczak A., Lamboj J.: Oscilation of axial force in th e centrifugal pum p w orking in cavitation, 8th conf.on Fluid Machinery, B udapest 1987.

5. Korczak A,. K ańtoch W., Szczęsny A.: Separator zanieczyszczeń m echa

nicznych w zespole tarczy odciążającej pompy wirowej odśrodkowej wie

lostopniowej, Konf. Hydrom echanizacja-5, Szczyrk 1987, ZN Pol. Śl., seria E nergetyka z. 100, Gliwice 1987.

6. K orczak A., Lamboj J., Obliczenia hydrauliczne tarczy odciążającej na- pór osiowy w pompie wirowej odśrodkowej wielostopniowej, VIII konf.

M echaniki płynów, Białystok 1988.

7. K orczak A., Lamboj J.: Finning of th e inner front well of th e centrifugal pum p body es a m eans of axial pressure relief, prace IM P PAN, G dańsk 1989.

8. K orczak A., Lamboj J., Percha! S.: Eksploatacja pomp głównego odwad

n ia n ia kopalń, M echanizacja i Automatyzacja Górnictwa, n r 11, 1989.

9. K orczak A,. Lamboj J.: Modelowe badania laboratoryjne, projektow anie i bad an ie ruchowe układów przepływowych pomp głównego odw adniania kopalń, ZN Pol. Śl., seria E nergetyka, 1989.

10. K orczak A.: Erozja piaskow a w pompach do h y d ro tra n sp o rtu ciał stałych i b a d a n ia odporności tworzyw konstrukcyjnych, Konf. H ydrom echanizacja—5, ZN Pol. Śl., seria E nergetyka z. 100, Gliwice 1987.

11. R duch J.: M etoda projektow ania wirników pomp wirowych krętnych, VI Konf. „Technologia m aszyn przepływowych”, Rzeszów 1988.

12. Korczak A., Lamboj J.: Projektowanie, badanie modelowe i wdrożeniowe pompy typu OWH-250, ZN Pol. Śl. seria Energetyka z. 112, Gliwice 1992.

13. R duch J.: Obliczanie charakterystyk wirnika wielotarczowego, ZN Pol. Śl., seria E nergetyka z. 85, Gliwice 1985.

14. Rduch J.: Zakres stosow ania pomp wirowych z w irnikam i wielotarczowymi, Konf. Hydroforum, G dańsk 1985.

15. R duch J.: Pompy wirowe wielotarczowe - niekonw encjonalna idea oraz zastosow anie, III sympozjum „Zagadnienia energetyczne w m echanice”, PTM TiS, Szczyrk 1991.

16. O tte J., Rduch J.: Kom puterowa analiza cech konstrukcyjnych wałów i łożysk w entylatorów , VII Konf. „Metody i środki projektow ania w spom a

ganego kom puterowo”, W arszaw a 1991.

17. Rduch J.: U ntersuchungen an einer Vielscheibenpum pe m it breiten spalten , Pum pentagung-92, K arlsruhe 1992.

(22)

58 Maciej Zarzycki

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

niem kom puterowym , VII Konf. n auk .—techn. Rzeszów 1993.

19. Rduch J., Zarzycki M.: B adania laboratoryjne pomp wirowych wielosto

pniowych w ruchu turbinow ym , Konf. Hydroforum, G dańsk 1994.

20. Rduch J.: W yniki bad ań laboratoryjnych wysokociśnieniowej pompy wy

porowej z bezpośrednim napędem hydraulicznym . Konf. Transhydro, W rocław 1994.

21. Rduch J.: Zastosow anie pomp wirowych wielotarczowych do pompowa

nia m ieszanin. Konf. Transhydro, Wrocław 1994.

22. R okita J.: Bilans energetyczny pompy krętnej przetłaczającej mieszani

nę cieczy i ciał stałych. Konf. Hydroforum, G dańsk 1985.

23. R okita J.: Auwahl geometrischer konstruktionseigenschaften in Frei- strom pum pen m it erhohter Einheitsarbeit, konf. Gidroturbo, W arna 1986.

24. R okita J.: B adania nad zwiększeniem zdolności przekazyw ania energii w pom pach o swobodnym przepływie, V M iędzynarodowe sem inarium

„Transport i sedym entacja cząstek stałych”, W rocław 1984.

25. R okita J.: Wpływ koncentracji popiołów lotnych w wodzie n a param etry pracy pomp o swobodnym przepływie, prace IM P PAN zeszyt 83-84, G dańsk 1984.

26. R okita J.: H ydraulischen System zur Beseitigung der Flugasche und energetischen Schlacke und K raftw erken bei kleinen Energie verbra- uch, 6 th In ternation . Koloquium uber hydrom echanisation Hydromeha- n isa tio n -6 , WRL, 1989.

27. R okita J., Tom aszewski S.: T ran spo rt i składow anie elektrownianych odpadów paleniskowych w postaci zawiesiny wodnej o dużej koncentracji fazy stałej, E nergetyka n r 11, 1985.

28. Rokita J., Tomaszewski S.: A complexe technology of a pipe line transport of power station boiler furnace wastes, Polish Technical Reviev, n r 1,1987.

29. R okita J. i inni: Kompleksowa technologia odprow adzania i składowania popiołów lotnych i żużli w postaci gęstej zawiesiny w wodzie, ZN Pol. SI., seria E nergetyka z. 100, Gliwice 1987.

30. R okita J.: Energy saving hydraulic system vor rem oving fly-ash and slag, Polish Technical Review, n r 6, 1990.

31. Rokita J. i inni: The production tra n sp o rt and storage of thick ageuneous ash suspensions, Proceeding of th e fo u rth In tern atio n al Sympos. on the Réclam ation. T re atm e n t and U tilisation of Col M ining W astes, Kraków

1993.

32. R okita J.: Rozszerzenie zakresu param etrów pracy pomp o swobodnym przepływie. VII Kon. n au k .—techn. „Wirnikowe m aszyny przepływowe”, Rzeszów 1993.

(23)

33. R okita J., Pakosz T.: Proekologiczna metoda składow ania odpadów pale

niskow ych w postaci em ulgatu i jej efektywność n a przykładzie Ele

ktrow ni Opole. VIII Konf. „Wydajność/Efektywność”, Opole 1993.

34. R okita J.: W ytw arzanie i tra n sp o rt hydrauliczny gęstych zaw iesin popio- łowo-wodnych. Konf. Transhydro, Wroclaw 1994.

35. Rozwadowski E.: M etoda wyznaczania param etró w energetycznych i przepływowych sprzęgła hydrokinetycznego regulacyjnego o obiegu za

m kniętym , In sty tu t M aszyn i Urządzeń Energetycznych Pol. SI., Gliwice 1995.

36. W ilk A., W ilk S.: Pompy do hydrotransportu typu PH-B. Konf. Transhy- dro, W rocław 1994.

37. Zarzycki M., Korczak A., Wróblewski A., K ańtoch W.: Pompy wirowe do głównego odw adniania kopalń dla wysokości podnoszenia do 1500 m.

Konf. Hydroforum, G dańsk 1985.

38. Zarzycki M.: Problem pomp do głównego odw adniania głęboko zalegają

cych pokładów węglowych. Konf. naukowa z okazji 40-lecia AGH, K ra

ków 1985.

39. Zarzycki M.: K ierunki rozwoju pomp wirowych, sympozjum nauk.-techn.

POW EN, Zabrze 1987.

40. Zarzycki M., H upa B., Rduch J.: Problem projektow ania pomp wirowych wysokoobrotowych na podstawie analizy konstrukcji pompy typu PCG-32.

Konf. „Technologia przepływowych maszyn wirnikowych”. Rzeszów 1988.

41. Zarzycki M.: A naliza program u rozwoju energetyki wodnej w Polsce do 2000 r., R ada Naukow o-Techniczna Wspólnoty E nergetyki i W ęgla B ru

natnego, W arszaw a 1989.

42. Zarzycki M., Jadwiszczok A.: Investigations of th e influence of th e h a rd n ess on abrassion for different pum p m aterials used for leaded fluids, P u m p entag un g-92 , K arlsruhe 1992.

43. Zarzycki M., K ania E.: Zabezpieczenie pomp wirowych zatapialnych p rzed przeciwnym kierunkiem obrotów ich silników napędowych, Me

chanizacja i Autom atyzacja Górnictwa, nr 4-5, Katowice 1992.

44. Zarzycki M., Dębiec J., Rduch J., Badanie wielostopniowej pompy w iro

wej w ru chu turbinowym . VII Konf. nauk.-techn. Rzeszów 1993.

45. Zarzycki M., W ilk A.: B adania doświadczalne dotyczące zwiększenia trw ałości pomp dla cieczy mechanicznie zanieczyszczonych działających erozyjnie, Zagadnienia Maszyn Przepływowych IM P PAN, G dańsk 1993.

46. Zarzycki M., Wilk A.: B adania doświadczalne m ateriałów konstrukcyj

nych dla pomp do cieczy mechanicznie zanieczyszczonych działających ścierająco, międzynarodowa konf. „Problemy projektow ania, w ytw arza

n ia i eksploatacji sprzętu górniczego i środków autom atyzacji górnictw a”

Pol. Śl. i Moskiewski In sty tu t Górniczy, Gliwice 1993.

(24)

60 Maciej Zarzycki

47. Zarzycki M., W ilk A.: Zwiększenie trw ałości elem entów m aszyn hydrau

licznych podlegających niszczeniu erozyjnem u przez zastosow anie two

rzyw niem etalicznych. VII Konf. n au k.—techn. Rzeszów 1993.

48. Zarzycki M., R okita J., Dębiec J.: Bew ertungsm öglichkeiten der Anwe

n d u n g m ehrstufiger A ufschläm m ungen grobkörniger fester Köper in A nlehnyng and B etriebsuntersuchungen, H ydrom echanisation—4, Mag

deburg 1993.

49. Zarzycki M.: Odzysk energii traconej w różnych procesach technologicz

nych za pomocą hydraulicznych m aszyn wirnikowych. Konf. „Wirnikowe m aszyny przepływowe” KBN Łódź 1993.

50. Zarzycki M., Rduch J.: Praca pomp wirowych wielostopniowych w ruchu turbinow ym , Górnictwo Odkrywkowe n r 4, Wrocław 1994.

51. 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.

52. Zarzycki M., Rokita J.: A naliza i ocena param etrów pracy pomp wiro

wych do tra n sp o rtu hydraulicznego ciał stałych w cieczach oraz kierunki ich doskonalenia i rozwoju, Górnictwo Odkrywkowe, n r 4, 1994.

53. Zarzycki M.: Zagadnienie budowy i eksploatacji pomp w okresie restru

kturyzacji gospodarki. Konf. T ranshydro, Wrocław 1994.

54. Zarzycki M.: A comparison of theresults of investigations concerning the erosive w ear of the impellers of rotodynamic pum ps in normal exploitation w ith th e results of tests carried out on samples in th e laboratory. Między

narodowa konf. naukowa Insycont-Sloviantrib, AGH Kraków 1994.

55. Zarzycki M., Dębiec J. Rduch J., A naliza możliwości wykorzystania energii traconej w niektórych procesach technologicznych przemysłu węglowego za pomocą hydraulicznych m aszyn wirowych, Mechanizacja i A utom atyzacja Górnictwa, Katowice 1994.

56. Zarzycki M., W ilk A.: Experim ents on th e erosion w ear. Extrapolation of model resu lts to rea l hydraulic m achinery elem ents, Archiwum Techno

logii M aszyn i A utom atyzacji KBM PAN, z. 13, Poznań 1994.

57. Zarzycki M., R okita J.: Wpływ cech konstrukcyjnych na p a ra m etry pracy pomp wirowych odśrodkowych do hydraulicznego tra n sp o rtu ciał sta

łych, Hydroforum , G dańsk 1994.

58. Zarzycki M., Dębiec J., Rduch J.: A naliza zastosow ania pomp wirowych w ru ch u turbinow ym w kopalniach węgla kam iennego, Hydroforum, G dańsk 1994.

59. Zarzycki M., W ilk A.: Investigations concerning th e im provem ent of the d u rab ility of im peller pum p elem ents explosed to th e effects of erosion, 75-lecie AGH, t. 13, z. 2, Kraków 1994.

60. Zarzycki M., Rduch J.: Pompy wirowe w ruchu turbinow ym , Pompy- Pompownie, Wrocław, n r 9 (47), 1996.