ГОССТРОЙ СССР

глАШРШСТРоипроасг

Всесоюзны! проектныЛ к научно-исследовательские институт промыыенного транспорта

прсшрансшилробкт

РУКОВОДСТВО

DO РАСЧЕТУ ОСНОВНЫХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НОВЫХ СРЕДСТВ И КОМПЛЕКСОВ ПРЩ)ТЬРА1ДЕНИЙ СМЕРЗАЕМОСТИ, ВОССТАНОВЛЕНИИ СЫПУЧЕСТИ И ВЫГРУЗКИ СМЕРЗЩХСЯ ГРУЗОВ, ПЕРЕВОЗИМЫХ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНАХ

Вшуок 4462

Москва IV73

Госстрое СССР главш’омстрошроект

Всесоадный проектный в неучно-иселедовательскдй кнстктут протащенного транспорта ПРОМТРАНСНИИПРОЕКТ

РУКОВОДСТВО

ПО РАСЧЕТУ ОСНОВНЫХ ТЕХНИКО-ЗКОНОМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НОВЫХ СРЕДСТВ И КОМПЛЕКСОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СМЕРЗАЕЫОСГИ,ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЫПУЧЕСТИ И ВЫГРУЗКИ СМЕРЗШИХСЯ ГРУЗОВ, ПЕРЕВОЗИМЫХ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНАХ

Вцтус к 4482

Введено в дейставе о I марта 1979 г. прввааом

по Промтрансни«проекту f 324 от 30 оентября 1978 р.

Москва 1979

I    Электроим

пульсная

Кстаиовка ргэнерго-строя 2    йагоноопро

кидыватель

3 Электротолкатель

-pm

Д*я определения производительности комплексов необходимо разработать технологическую схему и циклогра*шу работы устройств, входящих в каждый комплекс,

В технологическую схему входят: перечень устройств, техническая характеристика устройств, капитальные затраты на создание комплекса, генсхема расположения устройств с указанием расстояний перемещения груза и устройств.

На основании принятой технологической схемы строится циклограмма работы комплекса, по которой определяется полный период продолжительности операций по выгрузке прибывшего состава вагонов с грузом. По полному периоду определяется производительность работы комплекса.

Технологическая схема работы комплекса на примере электро-импульсной установки приводится в таблЛ и на рис.2, а циклограмма работы комплекса - на рис.З.

Рис.. Схеме расположения устройств:

1-5 - устройстве (см.тобл.1)длина вагоне,!!

Полный период продолжительности операций (Тп) по выгрузке прибывшего состава со смерзшимся грузом при использовании выгрузочного комплекса с электроимпульсной установкой может быть определен по формуле

Тп -Г* + %_л *2(t_n *U)’(n -f)(t_n~Z^7₃s; (И)

где П - число вагонов в составе.

Остальные условные обозначения приведены в циклограмме.

Расчетная производительность комплекса (Пк) может быть определена по формуле

У-п-60

Тп

1,3, Экономическая вдлесооврааность испол>аов»тя »н_овь .срэдадаамвд.JCTWOBPK • комплексов

Экономическая целесообразность использования вновь соада-ваемых установок и комплексов в основном определяется производительностью работы машин, капитальными затратами иа создание комплекса, эксплуатационным затратами, объемами переработки груза я грузооборотом предприятия.

Производительность работы большинства мамин, используемых для предотвращения смерзаемости и восстановления ситучести смерзшихся грузов, зависит:

-    от климатической зоны, в которой расположены предприятия грузоотправителя и грузополучателя;

-    времени перевозки груза;

-    мощности создаваемых устройств;

-    теплофизических свойств перевозимых материалов.

Расчет производительности работы устройства ведется на

средние отрицательные температуры пятидневки холодного периода года для пунктов погрузки и выгрузки. Средние отрицательные температуры определяются по прил.1.

Объемы переработки грузов определяются производительное?*# комплексов, продолжительностью холодного периоде года и грузооборотом предприятий.

Продолжительность холодного периода года соответствует характеристике климатической зоны и указана в приложении рижскими цифрами.

Капитальные затраты определяются перетеем машин и устройств, входящих в комплекс, стоимостью оборудования, монтажных и строительных работ.

Эксплуатационные затраты определяются:

-    продолжительностью работы устройств в течение года;

-    количеством смен работы устройств в сутки;

-    списочным составом работающих;

-    мощностью, потребляемой электродвигателями;

-    расходом горючего, сжатого воздуха, пара;

-    амортизационными отчислениями;

-    цеховыми и прочими расходами.

Оборудование для профилактики и восстановления сыпучести смерзшихся грузов, как и все транспортные и погруэочно-разгру-

зочные устройства, применяемые на магистральном железнодорожном транспорте, должно работать круглосуточно, включая выходные ■ праздничные дни.

Грузооборот предприятий, как правило, является заданной величиной. При создании новых машин и устройств его возможная величина определяется расчетом.

Вновь создаваемые установки должны обеспечивать наиболее экономичное решение вопросов предотвращения смерэаемости и восстановления сыпучести смерзшихся грузов. По этой причине они должны сравниваться с наиболее прогрессивными существу!>-щимм устройствами с учетом принятой технологии, производительности и объемов переработки, достигаемых вновь созданные установками.

Наиболее экономичному решению будет соответствовать вариант, у которого приведенные затраты являются минимальными.

Приведенные затраты определяются по известной формуле

Hi - Cc * Ей ' Ki f (13) W Пс - приведенные расходы; Cl - эксплуатационные расходы; Kl - капитальные вложения; Eh - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; i - вариан* проектных решений.

При различных объемах переработки груза ориентировочное сравнение ведут по удельный приведенный затратам, которые определяются по формуле

п - ЛI

Qc ’    ⁽¹⁴⁾

где Q - объем перерабатываемого груза.

Рассмотрим методику определения экономической целесообразности на примере электроимлуль<5ной установки.

Электроимпульсная установка предназначена для отделения примерзшего угля электроимпульсный методом от днища и стенок вагона с последующей выгрузкой вагона на вагоноопроиидывателе.

Аналогичная по назначению операция может быть выполнена профилактикой стенок и днища вагонов от примерзания(НИОГРИНом,

водно-нефтяншж эмульсиями) в пунктах погрузки ■ путем пленочного разогрева примерзлого слоя угля на тепловых установках ВТЯ с комбинированна (инфракрасным и конвективным)разогревом.

Исходя из этого, сравнение экономической целесообразности использования комплекса с электроимпульсной установкой ведется с профилактикой угля от примерзания НИОГРИНом Зу или пленочньм разогревом в тепляке ВТИ проходного типа. При этом количество вагонов, устанавливаемых в тепляк, берется из расчета, что он, как и электроимпульсная установка, работает в темпе вагоноопрокидывателя.

Двя выбранных вариантов расчета необходимо по ранее раа-работанной методике с использованием существующих технологических схем определить производительность работы установок по профилактике угля от примерзания НИОГРИНом Зу в пунктах погрузки и тепляка ЭТИ в пункте выгрузки.

Производительность комплекса с электроимпульсной установкой определяется по формуле (12).

Определение производительности комплекса для профилактики вагонов от примерзания угля НИОГРИНом Зу в пункте погрузки производится по технологической схеме, приведенной па рис.4 и в табл.2.

Рис.4. Схема расположения устройств: 1,2 - устройства (см.табл.2)

Перечень устройств, их техническая характеристика и капитальные затраты на создание комплекса для профилактики от примерзания угля НИОГРИНом Зу приводится в табл.2.

Циклограмма работы комплекса с установкой для профилактической обработки транспортных средств НИОГРИНом Зу приводится на рис.5.

п/п Наименование устройств Тип Ко- Техническая характеристика Коли- Капитальные затраты. ыощ- 1 рас-ность,; ход кВт 1 пара, воды, , топлива, | кг/ч ско- м%ТЬ’ время цикла, мин С'T-ВО киваю щего персо нала обору дова ние на монтаж на строи тельную часть I Установка для НИИОГРИН профилактической обработки транспортных ЙНВД»* I 10 600 I I I 15 5 10 2 Маневровый локомотив ТЭЫ-2 I 1200 16,4 -л.с (соляровое масло) 116 3 Вагоноопрокя- дмватель ВРС о ДЖ-11 I 82В - 2 I 279 42 428 4 Расцепка вагонов на вагоно-оароккдывателе (вручную) I

Примечание. Работа всех комплексов учитывает операции выгрузки груза, поэтому для профилактики необходимо в эксплуатационных расходах и приведенных затратах учитывать работу ва-гомооорокидывателя.

я/п Наименование операции Рас -стояние, м Ско- Формула расчета Продол - И’ ность цикла, \ ют I Подача состав* локомотивом н* путь надвига % V, ц Г/ ft г Подача 1-го вагона на установку 1ш V, It ъ % 3 Приведение рас пылителя в рабочее положени ш о - — — 4 Обработка 1-го вагона в процессе прохожде кия его под распылителем и т.д. — — с 3&1 ■ем циклы продолжаются (п-/) раз »V2 Обработка последнего вагона в процессе прохождения его под распылителем — — — 7й с ч rt-r Отключение насосов, вывод распылителя за габарит ПОДОЮ ного состава - — — — Т* L4 п Уборка состава ■ локомотива с пути надвига V, * I Подача состава локомотивом на Путь надвига

Время, шш ГГ

дjiff гго^илактики

Полный период продолжительности операций Тп-/ по обработке средствами профилактики транспортных средств может быть определен по формуле

Тпч’ЧгЪ'ЪЛ+ПЪн'Т».    (15)

Расчетная производительность комплекса может быть определена по формуле (12).

Определение производительности установки ВТИ проходного типа при пленочном разогреве угля производится по технологической схеме, приведенной на рис.6.

^Ч-- ПЗ с

Перечень устройств, их техническая характеристика и капитальные затраты на создание комплекса для выгрузки угля с установкой ВТИ проходного типа приводится в табл.З.

Ожовчаввв табл. 3

► ! Наименование Тип Ко- Техническая характеристика Коли- Капитальные ватраты, расход пара, воды, топлива, кг/ч ■ ■ — ско- | время роста, цикла, м/с мин обслу живаю щего персо нала I ! ............... . 1 ст- во ность, кВт на обору дова ние £3 на строи тельную часть

cm глт-яво-м?хэничв:кнй

зевал)

7 Fac цепка в а-    - - - (12    I

ромов на ва-гсноопроки-дывателе

(вручную)

Уда 656.212.6.073.437:536.4(083.96)

ВВЕДЕНИЕ

Методика расчета технико-экономических параметров средств и комплексов предотвращения смерэаемости, восстановления сыпучести и выгрузки смерзшихся грузов, перевозимых в железнодорожных вагонах, разрабатывается впервые и не имеет аналогов ни в нашей стране, ни за рубежом.

Расчет средств предотвращения смерэаемости и восстановления сыпучести связан с учетом физико-механических свойств смерзшихся материалов и большого количества факторов, воздействующих на груз в процессе его погрузки, перевозки и выгрузки.

К физико-механическим свойствам грузов относятся: свойства материального скелета, средняя плотность, гранулометрический состав, безопасная влажность, суммарная первоначальная влажность, теплопроводность, теплота фазовых переходов воды в лед, начальная и конечная температура груза, температура замерзания, глубина промерзания, прочность смерзания и др.

В процессе погрузки груз взаимодействует с подвижным составом, который имеет определенные геометрические формы , характеризуется теплопроводностью и теплоемкостью днища и бортов полувагона, а также допускаемыми тепловыми и механическими воздействиями на вагон. 8 зависимости от средств погрузки и геометрических форм подвижного состава насыпной груз приобретает определенные геометрические формы и с учетом средней высоты засыпки занимает определенный объем в вагоне.

В процессе перевозки подвижной состав и груз взаимодействуют с внешней средой. Внешняя среда в основном характеризуется отрицательными температурами, солнечной радиацией, выпаде-

кием осадков и скоростью движения воздуха. Кроме того, необходимо учитывать условия перевозки, которые характеризуются продолжительностью перевозки, вибрацией в процессе движения, нахождением груза в движении и на стоянках.

Отдача тепла от груза внешней среде зависит от теплопроводности груза, материала стенок и днища вагона, условий конвективного теплообмена, потери и поступления тепла излучением.

Теплофизические свойства груза в процессе перевозки непрерывно меняются.

При восстановлении сыпучести взаимодействуют груз, вагон и рабочие органы средств восстановления сыпучести, однако тепловое и механическое воздействие на вагон не должно превышать допустимых величин, обеспечивающих сохранность вагонного парка.

Рабочие органы теплового воздействия характеризуются условиями теплопередачи, КПД по использованию тецла на разогрев груза, удельным количеством тепла, передаваемого в единицу времени на вагон или на единицу обогреваемой поверхности, видом теплоносителя.

Рабочие органы механических рыхлителей характеризуются геометрическими формами, поперечньы сечением, видами деформаций разрушения смерзшегося груза, потребляемой мощностью и др.

Учет указанных выше факторов при выборе средств восстановления сыпучести, зачистки вагонов и выгрузки смерзшихся грузов осуществляется путем расчета времени восстановления сыпучести при разогреве и рыхлении; выводы и обоснования расчетных формул приводятся во "Временном руководстве по теории инженерных расчетов процессов смерзания, разогрева и дробления смерзшихся грузов, перевозимых в железнодорожных вагонах". Выпуск 3967 (М., Прсытрансниипроект, 1974 г.), в "Методических указаниях по определению экономической эффективности применения средств предотвращения смерзания и восстановления сыпучести смерзшихся грузов, перевозимых в железнодорожных вагонах". Выпуск 40Ь9 (М., Промтрансниипроект, 19*Я> г.) и "Временном руководстве по определению прочности смерзания насыпных грузов, перевозимых в железнодорожных вагонах". Въетуск 4232 (М., Промтрансниипроект, 1976 г.).

Настоящая методика в основном увязывает работу отдельных средств в комплексах предотвращения смерзаемости, восстановления сыпучести и зачистки вагонов от остатков смерзшихся

грузов с учетом расчета технико-экономических параметров этих комплексов. В методике основное внимание обращено на расчеты технико-экономических параметров при разработке и создании новых средств восстановления сыпучести и выгрузки. Примеры расчета также в основном относятся к выбору новых средств восстановления сыпучести смерзшихся грузов и зачистки вагонов от остатков груза.

При выборе средств механизации для восстановления смху-честя и зачистки вагонов от остатков груза учитывают технологические схемы комплексной механизации в пунктах выгрузки и все виды основных и вспомогательных средств, входящих в разгрузочные комплексы.

При расчете основных технико-экономических параметров средств и комплексов, кроме указанных вьве факторов, подлежат обязательному учету: характеристики климатических зон пунктов погрузки и выгрузки, объемы грузопотоков, технология работы пунктов погрузки и выгрузки. Если хотя бы один из действующих факторов не учитывается, то методика расчета не может претендовать на научно обоснованные решения.

При разработке новых средств и комплексов для научно обоснованного выбора параметров в ряде случаев требуется дополнительное проведение теоретических и экспериментальных исследований. Этот вопрос также намел отражение, и методический подход к решению указанных задач дается в примерах расчета.

Методика расчета применима как для сравнения и выбора существующих средств предотвращения смерзаемости, восстановлении сыпучести смерзшихся грузов, так и для вновь разрабатываемых.

Методику разработал руководитель сектора отдела # 21 канд.техн.наук М.И.Лепнев.

Все замечания по 1уководству просьба направлять по адресу: II7331, Москва В-331, пр.Вернадского, 29, Промтранснжк-проект.

I. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕХНИКО-ЗЫОНОМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СРЕДСТВ И КОМПЛЕКСОВ

Методика расчета технико-экономических параметров высокопроизводительных средств и комплексов рассматривает три стороны одного и того же вопроса эффективности существующих и вновь создаваемых средств: техническую возможность, производительность и экономическую целесообразность*

1,1. Техническая возможность создания новых средств

Техническая возможность создания новых средств определяется расходом энергии, надежностью в работе и продолжительностью выполнения операций при обеспечении техники безопасности и сохранности вагонного парка.

Техническая возможность создания существующих средств не вызывает сомнений, так как они практически используются и прешли, как правило, все стадии испытаний, в том числе на надежность, обеспечение техники безопасности обслуживающего персонала и сохранности вагонного парка.

Техническая возможность создания новых средств имеет специфику расчета применительно к каждому вновь создаваемому средству. По этой причине методическую часть удобнее изложить в примере расчета электроимпульсной установки.

Существо электрожмпульсного метода заключается в том,что с помощью механического воздействия на внешние поверхности кузова вагона за короткий промежуток времени (от 10"^ до 10“* с ) происходит разрушение связей на границе стенка - примерзший материал*

Разрушающий импульс создается переменным электромагнитном солем, передаваемым на метательную пластинку, которая ударяет по внешней поверхности кузова полувагона. Затраты энергии на отделение материала из-за краткости процесса оказываются на один-два порядка меньше, чем при тепловом воздействии.

Схема стенда электроимпульсной установки приводится на р«с*1.

Исходными данными для расчета являются;

- максимальная емкость конденсатора;

-    максимальное напряжение на конденсаторах;

-    коэффициент полезного действия рабочего органа установки;

р

-    сила примерзания груза к днюцу вагона, кгс/см ;

-    давление груза на единицу площади вагона (статический пригруэ), кгс/см*;

- количество рабочих органов, подводимых под люк днища вагона;

Ц - количество конденсаторов в одном рабочем органе; jI - ширина лека вагона, см;

£    -    длина дюка вагона, см;

5 - толщина смерзшегося слоя груза, см.

Ч/ - грузоподъемности вагона , т ;

U/ - диаметр аайбы , мм •

Данные эксперимента:

I

£ - энергия, полученная от сети на зарядку конденсатора;

С - емкость конденсатора (при проведении эксперимента) ,

I

U - напряжение конденсатора (при проведении эксперимента) ;

I

IV - масса шайбы, лежащей на листе (данные эксперимента), кг;

к - высота подскока шайбы, м.

Рис Л. Схема стенда электроимпульсной установки

Последовательность проведения расчета

I. По данным эксперимента определяют КПД рабочего органа. Для этого находят энергию конденсатора:

(I)

где    коэффициент    перевода    джоулей    в    килограмм-сила-

метры. По высоте подскока шайбы (Л ) определяют энергию, переданную внутренней поверхности листа:

Е =myh.    (2)

Зная полученную и затраченную энергию, определяют КПД рабочего органа:

(3)

2. Определяют максимальное значение анергии, подводимо! рабочими органами под дюк вагона и переданной на внутреннюю поверхность дюка:

(4)

Д|я решения уравнения (5) предварительно решают уравнения (6-9).

М. Для определения технической возможности использования установки реиают неравенство:

Етил^/1 ~Ес )

где Е, - допустимая внергия воздействия на люк полувагона.

1.2. Производительность установок и комплексов

Установки работают в комплексе с другими мавинами и устройствами, обеспечивающими выполнение основных и вспомогательных операций. Исходя из этого производительность установок будет зависеть от работы всего комплекса устройств, обеспечивающих восстановление сыпучести, зачистку и выгрузку груза из вагона.