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地浸采鈾自動盤管裝置的研制與應用

發布時間:2019-07-09所屬分類:科技論文瀏覽:1

摘要:地浸井場應用的PE管主要有潛水泵提升管、空氣壓縮機風管、抽注孔地表管和孔內聚乙烯管,在井場工藝管線安裝過程中存在管子折斷、報廢等問題;而且,人工收放過程中費時費力、勞動強度大。為了提高地浸采鈾井場的管道安裝效率,結合PE管收放存在的問題,

  摘要:地浸井場應用的PE管主要有潛水泵提升管、空氣壓縮機風管、抽注孔地表管和孔內聚乙烯管,在井場工藝管線安裝過程中存在管子折斷、報廢等問題;而且,人工收放過程中費時費力、勞動強度大。為了提高地浸采鈾井場的管道安裝效率,結合PE管收放存在的問題,研制了自動盤管裝置,解決了地浸采鈾PE管收放過程存在的問題,降低了人工勞動強度和成本。

  關鍵詞:地浸采鈾;盤管裝置;研制;應用

化工礦物與加工

  井場工藝是通過鉆孔和管道將浸出劑和浸出液注入或抽出礦層,從而實現液體的循環利用[1]。抽、注液管道包括抽液地表管、潛水泵提升管、注液孔內管、注液地表管和動水位觀測管;此外,為提高抽出井和注入井水量,在使用空壓機洗井時,需要使用風管,以上管道在地浸礦山應用較多的是聚乙烯管(PE管)。

  目前,在地浸采鈾井場工藝管線安裝過程中,主要通過人工操作或機械拖拽的方式對管線進行收放。這種操作在工作中勞動強度大,耗時費力,打開卷捆時易造成管子折斷、打結;在回收管子時,盤管不緊密、碼堆不美觀;同時,在釋放管子徑向應力時,管子彈跳,存在一定的安全隱患。針對聚乙烯管在使用過程中的收、放盤的問題,本著“提質、增效、降耗”的設計原則,探索研制可移動式車載自動盤管裝置。

  1設計原則

  結合現場實際情況,在設計中充分考慮結構簡單、便于操作,并本著運行穩定、經濟節能、效率高和自動化控制等優點,自動盤管裝置應滿足以下設計要求:1)卷管裝置的直徑可調,可根據不同規格PE管的長度和繞曲度進行調整,增大盤管長度,盡量滿足最長管子的盤管需求,最大盤管長度達400m;2)卷管支架寬度可橫向調節,盤管寬度可限位,目的是不同規格管子盤管成捆后利于碼放和美觀,并且具備可拆卸功能;3)主體盤管機構盤管速度在5~40r/min,做到勻速盤管,并根據現場PE管規格不同實時進行調節,實現自動控制;4)電氣系統控制部分應考慮電動機正、反方向的控制,做到“一鍵切換”;5)適用性強,對常用的可盤卷的材料具有通用性,例如對井下常用防水電纜(規格3×6mm2+1×4mm2)進行盤繞;6)井場盤好的PE管可進行拆卸。

  2自動盤管裝置整體結構設計

  自動盤管裝置由車座部分、動力裝置、傳動裝置和卷管裝置等組成。車座部分主要由承重架、分支立柱和移動車輪組成,作用是承載動力、傳動和卷管裝置,同時便于移動。動力裝置提供卷管的動力,是動力輸出的主要來源。傳動裝置是連接動力裝置和卷管裝置的紐帶,通過傳動裝置將力矩作用于卷管裝置上。卷管裝置用于固定PE管,應具有足夠的直徑和寬度,滿足整根管纏繞所需的空間。在利于卸管的前提下,整個卷管裝置采用一端雙軸承支撐,防止卷管裝置偏心造成軸承和軸損壞。

  2.1卷管裝置的設計

  2.1.1結構設計

  井場常用PE管規格較多,因此,設計卷管裝置需考慮3個特殊要求:1)直徑可調;2)寬度可調;3)便于拆卸。因此,卷管裝置主要包括橫向支架、縱向支架、移動插銷和頂絲。橫向支架固定在卷管輻條上,由頂絲固定;縱向支架固定在橫向支架上,由頂絲固定,卷管輻條中心通過主軸固定端軸承固定,主要由各部分支架焊接而成[2]。

  2.1.2直徑和寬度可調范圍的確定

  直徑和寬度可調范圍由4種PE管出廠盤管實際寬度、盤管后內沿直徑和盤管后外沿直徑確定,并取1.2倍系數,保證盤管在松散度較低下不脫圈。井場常用PE管出廠規格和盤管參數見表1。由表1可知:所需寬度范圍為300~500mm,取最大寬度范圍的1.2倍,即最終可調寬度為300~600mm;外沿直徑范圍為1000~2300mm,最終外沿最大直徑可調整為2760mm;內沿直徑范圍為600~1500mm,可調寬度為600~1800mm。

  2.1.3材質的選擇

  根據裝置的結構設計,在加工制作中,首先考慮機械材料的強度、韌性、剛度和工作環境,以便提高設備的工作效率,降低成本,減少能耗等[4]。在設計中選用以下主要材料。

  2.2動力和傳動裝置的選擇

  2.2.1動力裝置的選擇

  根據設計原則和要求,選用電磁調速電機作為動力輸出。電磁調速電機由減速機和電機組合而成,通過調節電磁調速電機的轉差率來改變輸出轉速,具有運行可靠、振動小和效率高等特點[5]。確定選用YCT-160型號電磁調速電機。

  2.2.2鏈式傳動和齒輪的選擇

  選用16A-1-60型傳動式滾子鏈作為動力輸出,滾子鏈由高合金45Mn金屬材質加工制造,通過利用鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞動力和機械傳動。其基本部件包括鏈板、聯銷、軸套等,主要優點為結構簡單緊湊、運轉平穩、噪聲小、使用壽命長、使用成本低、能耗低[6]。綜合以上幾方面因素考慮。

  2.3調速和電氣控制裝置的設計

  2.3.1電磁調速控制器的選型

  根據設計原則,卷管裝置可調、運行轉速5~40r/min。根據現場試驗需求,對控制器進行選型,確定JD1A-40型號可實現電動機調速控制。

  2.3.2電氣控制線路的設計

  依據低壓電氣設計規范并結合現場實際情況和運行控制要求,采用380V交流電作為電源輸入端,在車身平臺位置安裝正、反方向電氣控制系統及戶外式防水式配電箱1個。主電路設計中主要安裝了刀開關、熔斷器、交流接觸器KM1、KM2;另外,為了防止電動機在運行中出現過載或過流情況造成電機損壞,在負載前端設置了一組熱過載繼電器。考慮人員指揮與操作可視化簡單明確,控制線路由按鈕SB1(啟動-正轉)、SB2(啟動-反轉)、SB3(停止)組成。為了防止發生人為誤操作和保證操作安全,在整體配電系統和設計中采用按鈕式雙重聯鎖正、反轉控制。雙重連鎖控制是利用啟動按鈕改變電源相序,并將按鈕常閉端互相放置于控制回路中,實現連鎖的目的[7]。

  3現場應用情況

  3.1應用情況

  試驗組人員于2017年研發出一臺地浸采鈾井場自動盤管裝置,隨即開展調試和現場試驗工作。試驗結果顯示,設備運轉正常,操作靈活、安全、穩定,可通過調節橫向支架寬度和縱向支架直徑滿足地浸井場不同管道的盤管需求,達到了設計要求,現已投入井場生產之中。

  3.2應用效果

  使用該裝置可大幅度降低勞動強度,提高工作效率,主要體現在以下幾個方面:1)每次人工盤管需要4~6人,同樣條件下采用自動盤管裝置盤管僅需1人,大幅減少人工成本;2)人工盤管不緊密、直徑大小不一、易松散,采用自動盤管規格直徑統一、盤管密實且不易松散,利于堆放;3)人工盤管時間長,以63mm×9.0mmPE管為例,盤管時長約1h,機械自動盤管僅需15min;4)人工盤管存在一定的安全隱患,而采用自動盤管裝置大幅降低接觸風險源概率,實現本質安全。

  4結論

  1)自動盤管裝置在地浸采鈾的應用中滿足“提質、增效、降耗”的設計原則,該裝置的研制能滿足現場井內、地表和洗井等應用的PE管的收、放,同時還可以拓展到對現場防水電纜的收放中。

  2)該裝置操作簡單、安全可靠,轉速、盤管直徑、轉向和卷管寬度等全部可調,具有廣泛的適用性。

  3)該裝置的應用大幅度降低了人工勞動強度,提高了收放、盤管的工作效率,減少了材料消耗和維修工作量,從而降低了人工費用,取得了良好的經濟效益。

  參考文獻:

  [1]王海峰,葉善東.原地浸出采鈾工程技術[M].北京:中國原子能出版傳媒有限公司,2011.

  [2]田新軍,胡新華,何斌.地浸抽液鉆孔潛水泵提放設備的研制[J].鈾礦冶,2003,22(3):117-121.

  [3]鐘平汝,MCGONAGLELARRY.美國Highland鈾礦堿法地浸采鈾工藝(待續)[J].鈾礦冶,2004,23(2):69-72.

  [4]張書杰.實驗室小型超細粉體攪拌球磨機研制[J].化工礦物與加工,2007(12):17-19.

  [5]蔣婷,楊喜軍,許少倫,等.風電模擬裝置風機模擬直流電機調速控制的研究[J].電機與控制應用,2011,38(9):30-34.

  相關知識閱讀:化工礦物與加工期刊主要報道我國化工礦行業和相關非金屬礦行業產業政策、行業發展和動態、礦產開發與利用、加工技術與設備、礦產資源、采礦、選礦、超細粉碎、礦粉在化工生產中的應用、環境保護與評價、管理科學、市場信息與動態等。

  

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