Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych
Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych
ul. Konarskiego 18, 44-100, Gliwice
tel. +48 32 237 21 74pon-pt. : 8.00 do 16.00
Aktualnie znajdujesz się na stronach: Zespół Maszyn Przepływowych i Technologii Energetycznych

1. W Zespole Maszyn Hydraulicznych (A. Korczak, G. Peczkis, T. Synowiec) skonstruowano zatapialny agregat pompowy dla górnictwa, będący pierwszym z projektowanego W typoszeregu. Szkic konstrukcyjny tego typu agregatu, czyli pompy na wspólnym wale z silnikiem elektrycznym, pokazano na rys. 1.

 

 

 

Agregat został skonstruowany w oparciu o trzy zgłoszenia patentowe [1, 2, 3]. Pompa o parametrach nominalnych Q=36m3/godz.,  H=17,5m,  mocy silnika P=2,2 kW osiągnęła sprawność η=70% co znacznie przekracza sprawności tego typu pomp stosowanych w polskim górnictwie. Dzięki chłodzeniu silnika przez płaszcz wodny, silniki elektryczne w tego typu agregatach mogą być obciążone odpowiednio większą mocą aniżeli przy ich pracy z chłodzeniem powietrzem. Charakterystyki pierwszego agregatu pompowego projektowanego typoszeregu pokazano na rys. 2.

 

 

Producentem pomp typoszeregu są ZM WIROMET SA w Mikołowie.

Zastosowanie nowych, oryginalnych rozwiązań w układzie przepływowym, pozwoliło na osiągnięcie tak wysokiej sprawności przez tego typu pompę.

Ponieważ górnicza pompa zatapialna jest wielokrotnie instalowana do odwadniania kolejnych wyrobisk, więc miejsce i warunki jej pracy ulegają losowym zmianom. W rezultacie jest narażona na: a) złą kolejność faz po stronie elektrycznego zasilania silnika, b) t.zw. sucho bieg, z którym wiąże się niedociążenie silnika, c) przeciążenie silnika np. na skutek pompowania cieczy o zbyt dużej gęstości, którego konsekwencją jest nadmierny pobór prądu i d) wzrost temperatury silnika, który może być też spowodowany np. pompowaniem cieczy o zbyt wysokiej temperaturze, e) wzrost temperatury łożyska osiowego, który może być spowodowany nadmierną siłą osiową lub błędem montażowym f) uszkodzenie dolnego uszczelnienia ślizgowego, powodujące dostęp pompowanej cieczy do komory olejowej i zagrożenie uszkodzenia górnego uszczelnienia i silnika. W niniejszym agregacie pompowym zastosowano przekaźnik półprzewodnikowy, sterowany mikroprocesorem połączonym z czujnikami, sygnalizującymi poszczególne, w/w zagrożenia i informującymi o stanie pracy agregatu pompowego

Literatura 1

  1. 1.       Korczak A. Rudzki E. Wróblewski A. Świerk J : Wirnik pompy. Zgłoszenie dokonane 2001.02.02. UP RP 198013, udzielony 24.01.08.  V-te Wiadomości UP 30 05.08 (Zgłoszenie nr P-345646 dokonane 2001.02.02)
  2. Korczak A. Peczkis G. Synowiec T: Zasilanie elektryczne silnika przenośnej pompy zatapialnej.  P 397 352 zgłoszenie  12. 12.2011
  3. Korczak A. Synowiec T. Pompa odśrodkowa z potrójną kierownica spiralną. Zgłoszenie patentowe . nr P. 394070
  4. .Korczak A. Synowiec T Zabezpieczenia monoblokowej pompy wirowej przed skutkami uszkodzenia uszczelnienia ślizgowego zgłoszenie patentowe nr. P.402809
  5. Korczak A., Synowiec T.: Jednostopniowa przenośna pompa zatapialna dla górnictwa. XIX Międzynarodowa Konferencja Trwałość Elementów i Węzłów Konstrukcyjnych Maszyn Górniczych. Biblioteka TEMAG. 2011. ISBN 978-83-61442-20-2. Gliwice - Ustroń 19- październik 2011. S. 125 – 135
  6. Korczak A. Sobek P. Synowiec T. Zabezpieczenia Górniczego zatapialnego agregatu pompowego. XI Konferencja n-t Efektywność energetyczna, monitoring wod-kan Hucisko 26-17 XI 2013 oraz   Napędy i Sterowania.  Racibórz grudzień 2013.

 2. Zespół (A. Korczak, E. Altyntsev, T. Synowiec)  bierze udział w pracach Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii im. Prof. Religi w Zabrzu nad Polskim Sztucznym Sercem.

Na rys. 5. Elementy pompy odśrodkowej konwencjonalnej konstrukcji,  o parametrach pożądanych do wspomagania lewej komory serca. W celu podniesienia sprawności projektowanej pompy, skonstruowano oryginalny układ przepływowy pompy odśrodkowej, którego wirnik przedstawiono na rys. 6.

Nowy układ przepływowy stopnia pompy uzyskał wysokie sprawności jak na pompę tak małej wielkości. Na rys. 7 przedstawiono charakterystyki przepływowe nowej pompy a na rys. 8 charakterystyki sprawności.

Obok badań empirycznych, nowy układ przepływowy pompy odśrodkowej był badany numerycznie, co pozwoliło na jego optymalizację. Przykład wyników obliczeń numerycznych przedstawiono na rys. 9, na którym widać pole ciśnień w układzie przepływowym pompy. 

Literatura 2

  1. Korczak A. Kustosz R. Bujok W. Synowiec T. Altyntsev E. Pompa odśrodkowa jednostrumieniowa.   P.390781 zgłoszenie 2010-03-22. Patent udzielony 13. 08. 2013
  2. Altyntsev I, Korczak A., Synowiec T., Bujok W..Darłak M., Kustosz R.: Flow analysis in centrifugal pump. Computer methods in materials science, ol.11, 2011,No.1, pp. 196-201.
  3. . Altyntsev E. Korczak A. Badania numeryczne charakterystyk pompy odśrodkowej, do wspomagania pracy serca: Rozdział w Monografii FRK XII 2013
    1. . Altyntsev I. Darłak M. Kustosz R. Korczak A.: Preliminary Investigation on the Small Centrifugal Pump Performance. POSTER. 21st Congress of the International Society for Rotary Blood Pumps. Pacifico Yokohama, Japan. September 26-28, 2013  

 3. W Zespole MH (Korczak A. Peczkis G) również we współpracy z Uniwersytetem Technicznym w Sumach na Ukrainie i z Politechniką Świętokrzyską są prowadzone prace nad układami odciążenia siły osiowej w pompach odśrodkowych. Aktualnie badania empirycznie nowej konstrukcji zespołu odciążenia pompy odśrodkowej wielostopniowej w Laboratorium Maszyn Hydraulicznych prowadzi G. Peczkis. Wyniki prac były publikowane w szeregu czasopismach i przedstawiane na konferencjach:

Prowadzone na etapie konstruowania pomp wirowych obliczenia nowych elementów konstrukcyjnych są weryfikowane pomiarami z wykorzystaniem najmowych przyrządów dostępnych obecnie w kraju.

Wykonywane prace badawcze zmierzają do empirycznego potwierdzenia rozwiązań opracowanych przez zespół badawczy. Realizowanie badań na eksperymentalnym stanowisku rzeczywistych wymiarów pompy wielostopniowej umożliwia dobór cech konstrukcyjnych nowych jej elementów. Zgromadzone wyniki, poddawane analizie i obróbce danych według obowiązujących nowoczesnych standardów pozwalają na weryfikację i uzupełnienie teorii konstrukcji pomp wirowych. Dalsze prace zmierzać będą do optymalizacji nowych, sprawdzonych rozwiązań.

 Literatura 3

11.  Korczak A. Marcinkowski W. Gudkow S. Estimating influence of inertial resistance of throttle for hydraulic balancing device on rotor arial vibration. Elsevier. Procedia Engeneering. London  P. 261-274.

12. Korczak A., Marcinkowski W., Peczkis G., Zagorulko A. :Diagnosis of the phenomenon of flow as an inspiration to inventions in the domain of constructing hydraulic machines. Elsevier. Procedia Engeneering. London 2012. P. 286-302

13 Марцинковский Владимир  Корчак Андрей: Динамика системы осевого уравновешивания ротора турбокомпрессора. Tezy ref. 3-cia m-n n-t konf. Teopiя та практика раціональнoго проектування віготовлення і эксплуатації машинобудівних ккнструкцій 7-9 XI 2012. Lwów. S. 125`ISBN 978-966-7585-11-2

14. Chalizjewa A, Korczak A., Marcinkowski W., Peczkis G.: Analiza dynamiki nowej konstrukcji tarczy odciążającej siłę osiową w sprężarce wirnikowej

15. Gudkow A., Korczak A., Kundera Cz., Marcinkowski W.: Pompa odśrodkowa z wirnikiem łożyskowanym w szczelinach uszczelniających

16. Korczak A. Perchał S. Zarzycki M. Peczkis G.: Pompa odśrodkowa wielostopniowa. Patent nr 201430 udzielony 30.04.2009.

17. Korczak A. Peczkis G. Pompa odśrodkowa wielostopniowa. Patent nr 207838 udzielony 27.09.2010              

18. Korczak A. Marcinkowski W., Peczkis G. Zespół tarczy odciążającej siłę osiową w wirnikowej sprężarce promieniowej.   Patent Nr 207968 udzielony 21.10.2010.

19. Korczak A. Marcinkowski W. Peczkis G. Zagorulko A. Zespól tarcza odciążająca siłę osiową w pompie do zasilania kotłów parowych patent. nr. 209054. udzielony  22.02.2011.

20. Korczak A. Peczkis G. Zagorulko A. Pompa odśrodkowa wielostopniowa. Zgłoszenie patentowe Nr P 391 729 z 05.07.10 (patent udzielony)

 

4. W Zespole M. H. (Korczak A., Chmielniak T., Kuś K. Peczkis G. Kostyra M.) są prowadzone prace nad nowym projektem przepompowni ścieków, [21, 22], której istotę konstrukcji pokazano na schemacie rys. 11.

Literatura 4.

25.Korczak A. Chmielniak T., Kuś K. Peczkis G. Przepompownia ścieków. Zgłoszenie patentowe. Nr P-387578 Patent nr 213989, udzielony 23.11.2012.

26. Korczak A., Peczkis G., Przepompownie ścieków ; konstrukcje i charakterystyki Napędy i Sterowania n4 4. . Racibórz 2012. S. 28 – 34.. (IX Konferencja n-t.  Monitoring i sterowanie siecią wodociągową. Bełchatów 29- 30 03. 2012).

27. Kostyra M. praca dyplomowa inżynierska “Projekt przepompowni ścieków z zastosowaniem pompy wyporowej” Gliwice 2011.

5. W zespole M. H. (Korczak A., Peczkis G. i Współpracownicy) są też prowadzone inne prace dotyczące modernizacji układów przepływowych pomp odśrodkowych [28, 29]

            Na rys. 12 pokazano zespół wirujący pompy obiegu wody chłodzącej w Elektrociepłowni. Po ponad pięćdziesięciu latach eksploatacji konieczna była wymiana elementów tej pompy. W Z. M. H. skonstruowano nowe wirniki, które pokazano na następnych rysunkach. Ich zastosowanie pozwoliło na zwiększenie wydajności pompy bez wymiany silnika elektrycznego napędzającego pompę.