Determination of rational parameters for non-stop operation of hydraulic transport systems in low temperature conditions

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-1S-86-91

Читать на русскоя языкеS.Yu. Avksentiev, V.I. Belousov
Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russian Federation
Russian Mining Industry №1S / 2025 p. 86-91

Abstract: The paper determines the parameters of slurry transportation systems that have a major impact on failure-free operation of hydraulic transport systems of mining enterprises in conditions of low temperatures. A regularity of hydraulic and thermal interaction of the structural elements of pump-operated hydraulic transport has been established for selection of operating modes for the slurry pipelines in conditions of negative temperatures. This regularity was used to develop an algorithm, in which the created automatic system to control parameters of the hydraulic system and the presence of a subsystem for modeling and predicting the internal processes that take place in the pipeline, makes it possible to arrange the transportation process, in which the correction of temperature parameters of the hydraulic system is based on internal forces of the system, but not on external factors. It is proposed to use the dependence of the specific friction heat on the values of the flow velocity, the pipeline diameter, the ratio of the liquid and solid phases, and the density of the slurry for conditions of pumping copper ore tailings with a constant volume concentration, in order to form a methodology that maintains an automatic operation mode of the hydraulic transport system for highly concentrated copper ore tailings.

Keywords: hydraulic transport parameters, concentration tailings, pipeline transport, low temperatures, operation in conditions of low temperatures

For citation: Avksentiev S.Yu., Belousov V.I. Determination of rational parameters for non-stop operation of hydraulic transport systems in low temperature conditions. Russian Mining Industry. 2025;(1S):86–91. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-1S-86-91

Article info

Received: 11.01.2025

Revised: 12.02.2025

Accepted: 13.02.2025

Information about the authors

Sergey Yu. Avksentiev – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russian Federation; https://orcid.org/0000-0002-0382-1803; e-mail: Avksentev_SYu@pers.spmi.ru.

Vladimir I. Belousov – Postgraduate Student, Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russian Federation; https://orcid.org/0000-0002-0382-1803; e-mail: s245065@stud.spmi.ru

Authors’ contribution

S.Yu. Avksentiev – definition of the main goals and objectives of the research, guidance on collection of theoretical data, analysis and processing of the collected materials.

V.I. Belousov – writing the main sections of the article, analysis of the existing methods and techniques

References

1. Safiullin R., Efremova V., Ivanov B. The method of multi-criteria evaluation of the effectiveness of the integrated control system of a highly automated vehicle. The Open Transportation Journal. 2024;18:e18744478309909. https://doi.org/10.2174/0118744478309909240807051315

2. Сафиуллин Р. Н., Сафиуллин Р. Р., Ефремова В. А. Метод комплексной оценки бортовых информационно-управляющих систем на горных машинах. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(9-1):49–63. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_49 Safiullin R. N., Safiullin R. R., Efremova V. A. Method of complex assessment of on-board information and control systems on mining machines. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(9-1):49–63. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_49

3. Safiullin R., Epishkin A., Safiullin R., Haotian T. Method of forming an integrated automated control system for intelligent objects. In: Ceur workshop proceedings: Proceedings of the 2nd International Scientific and Practical Conference “Information Technologies and Intelligent Decision Making Systems” (ITIDMS-II-2021). Aachen, Germany; 2021, pp. 17–26.

4. Авксентьев С.Ю., Махараткин П.Н., Александров В.И., Сафиуллин Р.Н. Определение удельных потерь напора при гидротранспорте хвостов Качканарского ГОКа. Обогащение руд. 2022;(3):45–50. https://doi.org/10.17580/or.2022.03.08 Avksentyev S.Yu., Makharatkin P.N., Safiullin R.N., Aleksandrov V.I. Specific pressure loss calculations for tailings hydrotransport at the Kachkanar GOK. Obogashchenie Rud. 2022;(3):45–50. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/or.2022.03.08

5. Safiullin R.N., Safiullin R.R., Sorokin K.V., Kuzmin K.A., Rudko V.A. Integral assessment of influence mechanism of heavy particle generator on hydrocarbon composition of vehicles motor fuel. International Journal of Engineering. 2024;37(8):1700– 1706. https://doi.org/10.5829/ije.2024.37.08b.20

6. Матюшенко А.И., Красавин Г.В. Особенности проектирования водозаборов в условиях Севера. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2018;11(1):116–122. https://doi.org/10.17516/1999-494X-0015 Matiushenko A.I., Krasavin G.V. Features of designing water reservoirs in the conditions of the north. Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018;11(1):116–122. (In Russ.) https://doi.org/10.17516/1999-494X-0015

7. Александров В.И., Власак П. Методика расчета потерь напора при гидротранспорте сгущенных пульп хвостов обогащения руд. Записки Горного института. 2015;216:38–43. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5163 (дата обращения: 06.01.2025). Aleksandrov V.I., Vlasak P. Design procedure of pressure losses for hydrotransport of the high concetration pulps. Journal of Mining Institute. 2015;216:38–43. (In Russ.) Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5163 (accessed: 06.01.2025).

8. Жуковский Ю.Л., Сусликов П.К. Оценка потенциального эффекта применения технологии управления спросом на горных предприятиях. Устойчивое развитие горных территорий. 2024;16(3):895–908. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2024-16-3-895-908 Zhukovsky Yu.L., Suslikov P.K. Assessment of the potential effect of applying demand management technology at mining enterprises. Sustainable Development of Mountain Territories. 2024;16(3):895–908. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2024-16-3-895-908

9. Николаев А.К., Зарипова Н.А. Обоснование аналитических зависимостей для гидравлического расчета транспорта высоковязких нефтей. Записки Горного института. 2021;252:885–895. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.6.10 Nikolaev A.K., Zaripova N.А. Substantiation of analytical dependences for hydraulic calculation of high-viscosity oil transportation. Journal of Mining Institute. 2021;252:885–895. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.6.10

10. Козлов Д.В. Решение ледовых проблем строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений. Гидротехническое строительство. 2014;(1):52–53. Kozlov D.V. Solution of ice problems in construction and operation of hydraulic facilities. Gidrotekhnicheskoe Stroitelstvo. 2014;(1):52–53. (In Russ.)

11. Жарницкий В.Я., Андреев Е.В. Анализ взаимодействия ледового покрова с гидротехническими сооружениями. Природообустройство. 2019;(4):48–54. https://doi.org/10.34677/1997-6011/2019-4-48-54 Zharnitsky V.Ya., Andreev E.V. Analysis of the interaction of the ice cover with hydro technical structure. Prirodoobustrojstvo. 2019;(4):48–54. (In Russ.) https://doi.org/10.34677/1997-6011/2019-4-48-54

12. Жарницкий В.Я., Андреев Е.В. Влияние нагрузок от движущегося ледового покрова на гидротехнические сооружения. Природообустройство. 2020;(1):65–71. Zharnitskiy V.Ya., Andreev E.V. Loads impact of the moving ice cover on hydraulic structures. Prirodoobustrojstvo. 2020;(1):65– 71. (In Russ.)

13. Григорьев В.В., Захаров П.Е., Кондаков А.С., Ларионова И.Г. Расчет условий совместной прокладки трубопроводов надземным способом. Математические заметки СВФУ. 2017;24(3):78–89. Режим доступа: https://www.mathnet.ru/links/ba703de6b17afef4d751d113fd98d0b7/svfu192.pdf (дата обращения: 06.01.2025). Grigoriev V.V., Zakharov P.E., Kondakov A.S., Larionova I.G. Calculation of conditions for joint laying of overground pipelines. Mathematical Notes of NEFU. 2017;24(3):78–89. (In Russ.) Available at: https://www.mathnet.ru/links/ba703de6b17afef4d751d113fd98d0b7/svfu192.pdf (accessed: 06.01.2025).

14. Шариков Ю.В., Маркус А.А. Математическое моделирование тепловых потоков в трубопроводах и трубчатых объектах. Записки Горного института. 2013;202:235–238. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5697 (дата обращения: 06.01.2025). Sharikov Y.V., Markus A.A. Mathematical modeling of heat transfer in pipelines and pipe’s objects. Journal of Mining Institute. 2013;202:235–238. (In Russ.) Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5697 (accessed: 06.01.2025).

15. Сержан С.Л., Скребнев В.И., Малеванный Д.В. Исследование влияния шероховатости стальных и полимерных труб на потери напора при гидротранспорте хвостовой пульпы. Обогащение руд. 2023;(4):41–49. https://doi.org/10.17580/or.2023.04.08 Serzhan S.L., Skrebnev V.I., Malevanny D.V. Study of the effects of steel and polymer pipe roughness on the pressure loss in tailings slurry hydrotransport. Obogashchenie Rud. 2023;(4):41–49. https://doi.org/10.17580/or.2023.04.08

16. Tian Y., Palaev A.G, Shammazov I.A, Ren Y. Non-destructive testing technology for corrosion wall thickness reduction defects in pipelines based on electromagnetic ultrasound. Frontiers in Earth Science. 2024;12:1432043. https://doi.org/10.3389/feart.2024.1432043

17. Николаев А.К. Обоснование рациональных параметров и режимов работы систем напорного гидротранспорта горных предприятий в сложных природно-климатических условиях: автореф. дис. … д-ра техн. наук. СПб.; 2004. 41 с. Режим доступа: https://new-disser.ru/_avtoreferats/01002636486.pdf (дата обращения: 06.01.2025).

18. Агиней Р.В., Фирстов А.А. Совершенствование метода оценки изгибных напряжений в стенке подземного трубопровода. Записки Горного института. 2022;257:744–754. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.64 Aginey R.V., Firstov A.A. Improving the method for assessment of bending stresses in the wall of an underground pipeline. Journal of Mining Institute. 2022;257:744–754. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.64

19. Земенкова М.Ю., Чижевская Е.Л., Земенков Ю.Д. Интеллектуальный мониторинг состояний объектов трубопроводного транспорта углеводородов с применением нейросетевых технологий. Записки Горного института. 2022;258:933– 944. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.105 Zemenkova M.Y., Chizhevskaya E.L., Zemenkov Y.D. Intelligent monitoring of the condition of hydrocarbon pipeline transport facilities using neural network technologies. Journal of Mining Institute. 2022;258:933–944. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.105

20. Бахтизин Р.Н., Зарипов Р.М., Коробков Г.Е., Масалимов Р.Б. Оценка влияния внутреннего давления, вызывающего дополнительный изгиб трубопровода. Записки Горного института. 2020;242:160–168. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.2.160 Baktizin R.N., Zaripov R.M., Korobkov G.E., Masalimov R.B. Assessment of internal pressure effect, causing additional bending of the pipeline. Journal of Mining Institute. 2020;242:160–168. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.2.160