Флотационная машина — технологический агрегат, используемый для селективного выделения полезных минералов из рудной или иной суспензии. Современные горно-обогатительные комбинаты невозможно представить без флотационных машин, это ключевое оборудование для обогащения руд и других минеральных материалов.

В процессе флотации частицы различаются по взаимодействию с газовой и жидкой фазами: гидрофобные прилипают к пузырькам воздуха и выносятся в пену, гидрофильные остаются в жидкости. Машина обеспечивает эффективное разделение компонентов и формирование концентрата требуемого качества.

Конструкция флотационной машины представляет собой массивное оборудование, представляющее собой металлическую камеру с установленным в ней различным оборудованием.

В отличие от большинства статических сооружений флотационная машина — это динамическое оборудование. Внутри неё постоянно протекают процессы перемешивания, подачи воздуха, образования и удаления пены. Такая работа сопровождается значительными статическими и динамическими нагрузками, а масса конструкции флотационной машины и высота её центра тяжести повышают чувствительность к внешним воздействиям. Эти особенности обуславливают необходимость строгой проверки прочности, устойчивости, а также сейсмостойкости флотационной машины перед допуском оборудования к эксплуатации.

Инженеры АО «ЦИФРА» имеют богатый опыт проведения расчётов различных объектов на сейсмостойкость и подготовки технических отчётов для дальнейшей процедуры экспертизы. Среди успешно реализованных проектов — расчёт прочности опорных конструкций сгустителя, где с применением численного моделирования были определены оптимальные типоразмеры опорных колонн, а также параметры опорных пластин и анкерных болтов. Подобные работы позволили сформировать практический инструментарий и подходы, которые мы применяем в новых проектах.

Вместе с тем, рассматриваемый в данной статье проект имел свои особенности. В отличие от традиционных строительных и опорных конструкций, флотационная машина представляет собой ёмкость, частично заполненную жидкостью. При расчётах сейсмостойкости таких конструкций помимо прочих нагрузок необходимо учитывать и колебания жидкости внутри камеры, которые могут существенно влиять на распределение нагрузок и общую устойчивость оборудования. Наши специалисты проводят расчёты прочности частично заполненных резервуаров на действие сейсмической нагрузки с учётом колебания жидкости с применением разных методов и программного обеспечения. Подходы, которыми владеют инженеры АО «ЦИФРА», приведены в статье «Сейсмостойкость резервуаров, частично заполненных жидкостью».

Первая собственная частота колебаний флотационной машины

Накопленный опыт и экспертиза в области расчётов сейсмостойкости промышленного оборудования стали основой для создания собственной комплексной методики, объединяющей аналитические подходы и численное моделирование. Такой подход позволил рассматривать проект в целом как проектировочную задачу и определить оптимальную конфигурацию системы креплений.

Ключевой целью было обеспечить устойчивость конструкции при сейсмических воздействиях при минимальном числе анкеров (против сдвига) и стопперов (против опрокидывания). Это решение позволило снизить затраты заказчика и исключить избыточные конструктивные элементы, которые могли бы усложнить производство и монтаж оборудования.

В рамках аналитического подхода и первичного анализа конструкции флотомашины инженерами АО «ЦИФРА» была разработана методика, основанная на положениях международного стандарта API 650: Welded Steel Tanks for Oil Storage, позволившая оценить необходимость укрепления чана флотационной машины сейсмическими стопперами и анкерными опорами. Впоследствии методами численного моделирования были проведены поверочные расчёты.  Это позволило не только подтвердить соответствие конструкции нормативным требованиям, но и обосновать оптимальную конфигурацию укреплений, обеспечивающих надёжную работу оборудования в условиях сейсмических нагрузок.

Поле эквивалентных напряжений на субмодели анкерной опоры

Таким образом,  в рамках выполнения данного проекта был решён комплекс инженерных задач:

• Выполнен расчёт нагрузок на фундамент от всего оборудования
• Определено необходимое количество анкерных опор и сейсмических стопперов, а также их оптимальный типоразмер
• Определена оптимальная конфигурация укреплений конструкции флотационной машины с учётом их совместной работы
• Определена несущая способность анкерных опор

Изображение заголовка сгенерировано нейросетью