Контроль герметичности шахтных трубопроводов сжатого воздуха по методу фиксированных объемов

Abstract

В статье предложен новый метод определения степени негерметичности шахтных трубопроводов сжатого воздуха с целью повышения энергосбережения при производстве, транспортировании и потреблении сжатого воздуха шахтным пневматическим оборудованием. Предлагаемая методология фиксированных объемов предусматривает использование двух эталонных емкостей, в одной из которых фиксируются начальные параметры измерений, а в другой – текущие. На основании феноменологического подхода к описанию исследуемых физических процессов построена математическая модель определения степени негерметичности с использованием данного метода. В математической модели использованы основные закономерности молекулярно-кинетической теории газов с учетом взаимосвязи давления, температуры, объема и вида используемого газа. Выполнено математическое описание процессов, происходящих при определении утечки из замкнутого объема с использованием разработанного метода. Показано, что эффективность нового метода обусловлена применением в расчетном алгоритме закона сохранения массы при поэтапном рассмотрении процессов утечки и теплообмена. Применение предложенного метода фиксированных объемов позволит повысить требования по контролю герметичности пневматического оборудования и систем воздухоподачи во время проведения ремонтных и регламентных работ.

У статті запропоновано новий метод визначення ступеня негерметичності шахтних трубопроводів стисненого повітря з метою підвищення енергозбереження при виробництві, транспортуванні та споживанні стисненого повітря шахтним пневматичним обладнанням. Пропонована методологія фіксованих об'ємів передбачає використання двох еталонних ємкостей, в одній з яких фіксуються початкові параметри вимірів, а в іншій - поточні. На підставі феноменологічного підходу до опису досліджуваних фізичних процесів побудована математична модель визначення ступеня негерметичності з використанням даного методу. У математичній моделі використані основні закономірності молекулярно-кінетичної теорії газів з урахуванням взаємозв'язку тиску, температури, об'єму та виду використовуваного газу. Виконано математичний опис процесів, що відбуваються при визначенні витоку із замкненого об'єму, з використанням розробленого методу. Показано, що ефективність нового методу обумовлена застосуванням у розрахунковому алгоритмі закону збереження маси при поетапному розгляді процесів витоку та теплообміну. Застосування запропонованого методу фіксованих об'ємів дозволить підвищити вимоги щодо контролю герметичності пневматичного устаткування та систем подачі повітря під час проведення ремонтних і регламентних робіт.

This paper proposes a new method for determining the leakiness degree of compressed air pipe-lines to enhance of energy saving in the production, transportation and consumption of compressed air by the mine pneumatic equipment. The proposed fixed volumes methodology provides the use of two standard receptacles, in the one of which the initial measurement parameters are fixed, and in the other – they are current. The mathematical model of determining the leakiness degree is constructed by this method on the basis of the phenomenological approach to the description of investigated physical processes. The basic regularities of the gas molecular-kinetic theory are used in the mathematical model with allowance for interrelation of pressure, temperature, volume and type of used gas. The mathematical description of the processes, happening when leakage from the closed volume is determined, is implemented using the developed method. It is shown that the effectiveness of a new method caused by application of the law of conservation of mass in a phased consideration of leakage and heat transfer processes in the calculated algorithm. Application of the proposed fixed volumes method will increase the requirements for leakage monitoring of pneumatic equipment and air supply systems during the repair and maintenance works.