CMM recovery, utilization and cogeneration by compressor plants

The article presents the designed schemes and compressor plants for degassing coal beds and utilizing coal mine methane (CMM) and automatic system for controlling their operation. Interdependence between methane-bearing coal structure, permeability and absorption properties are analyzed. A model of influence of gases, which differ by their sorption energy, on the coal bed and possible schemes for intensifying methane recovery from the coal beds are described. A plant was designed for degassing the underground beds, in which rotary compressor pumps out the gas mixtures and degases the beds without characteristic formation of crystalline hydrate with methane. A station was designed for mine gas utilization. A method is proposed for methane recovery, which assumes pumping of carbon dioxide into the coal bed, which, due to the higher sorption capacity than that of methane, displaces methane adsorbed by the coal. Plants УКГ (Compressor GasUtilizing Plant – CGUP) were designed for methane utilization and combustion in special chamber and for preventing methane from escaping into atmosphere, or for feeding it to the equipment for use in energy sector (production of electricity and heat). The experience on using this technology and equipment with the view to increase the coalbed methane (CBM) recovery from the coal beds is presented.Розроблено схеми і установки для дегазації вугільних пластів та утилізації шахтного метану, а також системи автоматичного керування їх роботою. Проаналізовано взаємозв'язок структури, проникності та сорбційні властивості вугілля, що вміщають метан. Запропоновано модель впливу на вугільні пласти газів, що різняться енергією сорбції, і можливі схеми інтенсифікації метановіддачі вугільних пластів. Розроблено установку для дегазації підземних пластів, в якій роторний компресор забезпечує відкачування суміші газів, унаслідок чого забезпечується дегазація пластів без традиційних для цього процесу явищ утворення кристалогідратів з метаном. Розроблено станцію для утилізації шахтного газу. Запропоновано спосіб видобутку метану, в якому реалізується накачування у вугільний пласт вуглекислого газу, що унаслідок більшої сорбційної здатності, чим у метані, витісняє адсорбований вугіллям метан. Розроблено установки для утилізації метану УКГ, що призначені для спалювання його в спеціальній камері, запобігання цим виділення в атмосферу або його подачі на устаткування для енергетичного застосування (одержання електрики і тепла). Викладено досвід застосування технологій і устаткування для підвищення метановіддачі вугільних пластів.Разработаны схемы и установки для дегазации угольных пластов и утилизации шахтного метана, а также системы автоматического управления их работой. Проанализирована взаимосвязь структуры, проницаемости и сорбционные свойства угля, вмещающие метан. Предложена модель влияния на угольные пластов газов, которые различаются энергией сорбции, и возможные схемы интенсификации метаноотдачи угольных пластов. Разработана установка для дегазации подземных пластов, в которой роторный компрессор обеспечивает откачивание смеси газов, вследствие чего обеспечивается дегазация пластов без традиционных для этого процесса явлений образования кристалогидратов с метаном. Разработана станция для утилизации шахтного газа. Предложен способ добычи метана, в котором реализуется закачка в угольный пласта углекислого газа, который вследствие большей сорбционной способности, чем в метане, вытесняет адсорбированный углем метан. Разработаны установки для утилизации метана УКГ, предназначенные для сжигания его в специальной камере, предотвращения его выделения в атмосферу или его подачи на оборудование для энергетического применения (получение электричества и тепла). Изложен опыт применения технологий и оборудования для повышения метаноотдачи угольных пластов

New technologies for pneumoenergy production in the underground mines with the help of the ВВ and УКГШ compressors

A new mine screw compressor unit УКГШ with better fire safety than of previously used units is designed and have already integrated into the coal industry of Ukraine. During the whole period of their operation, there was no fire, which usually occurs with compressor units of other types. One more compressor unit BB is designed, which is equipped with microprocessor control system, high-voltage electric motor, compressor assembly, effective system of air and oil filtration, effective system for vibration reduce, preheating device, unloaded system startup and shutdown. Causes of compressor fault due to the failure of some assemblies were analyzed. Examples of reliability calculations are presented for compressor units and compressor machines in total. Guidelines for improving compressor reliability are: upgrading of compressor design; use of new technology of their exploitation; optimization of their operating modes; use of rapid diagnostic of the compressor state; improvement of preventative maintenance.Створена гвинтова шахтна компресорна установка УКГШ. На підприємствах вугільної промисловості України впроваджені установки компресорні шахтні УКГШ, які мають більш високий рівень пожежної безпеки, ніж застосовувані раніше установки. За час експлуатації не було зафіксовано жодного випадку загоряння, що мало місце при експлуатації компресорних установок інших типів. Розроблена компресорна установка ВВ оснащена мікропроцесорною системою управління, високовольтним електродвигуном, компресорним блоком, ефективною системою фільтрації повітря і масла, ефективною системою зниження вібрації, пристроєм передпускового підігріву, системою розвантажувального пуску і зупинки. Виконано аналіз причин відмови роботи компресорних машин через несправність окремих вузлів. Наведено розрахунки показника надійності вузлів і компресорних машин в цілому. Основними напрямками підвищення надійності компресорних машин є удосконалення конструкції, використання нових технологій експлуатації, оптимізація режимів роботи, використання оперативної діагностики стану, удосконалення системи ППР.Создана винтовая шахтная компрессорная установка УКВШ. На предприятиях угольной промышленности Украины внедрены установки компрессорные шахтные УКВШ, которые имеют более высокий уровень пожарной безопасности, чем применяемые прежде установки. За время эксплуатации не было зафиксировано ни одного случая загорания, что имело место при эксплуатации компрессорных установок других типов. Разработанная компрессорная установка ВВ оснащена микропроцессорной системой управления, высоковольтным электродвигателем, компрессорным блоком, эффективной системой фильтрации воздуха и масла, эффективной системой снижения вибрации, устройством предпускового подогрева, системой разгрузочного пуска и останова. Выполнен анализ причин отказа работы компрессорных машин из-за неисправности отдельных узлов. Приведены расчеты показателя надежности узлов и компрессорных машин в целом. Основными направлениями повышения надежности компрессорных машин является усовершенствование конструкции, использование новых технологий эксплуатации, оптимизация режимов работы, использование оперативной диагностики состояния, усовершенствование системы ППР

Structure аnd Physical-Mechanical Properties of nc-TiN Coatings Obtained by Vacuum-Arc Deposition and Deposition with HF Discharge

Using the scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) analysis, adhesion strength, friction coefficient, and wear rate of the material we have studied properties of nc-TiN coatings. Depending on the bias potential applied to the substrate and the chamber pressure, the inclusion of HF discharge, it is shown that combination of different parameters recorded during scratching allows to distinguish the threshold values of the critical load which are linked to different types of cohesive and adhesive fracture of coatings in tribological tests. Sizes of nc-TiN nanograins, stoichiometry of coatings, as well as the phase and elemental composition and morphology of the coating surface were determined. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3599

Phase composition and physical properties of Co-Cr base coating

Coating structure was mainly composed of α-fcp- and β-fcc-cobalt. Selected temperature interval for coating formation, according to XRD analysis, allowed us to form inter-metalloid compounds of CoxCry-type cobalt with chromium. Subsequent melting of a surface layer by a plasma jet resulted to doping of the coating surface by Mo atoms (compounds) from doping electrodes. It was demonstrated that essential improvement of servicing characteristics was due phase transformations induced by high-temperature plasma jet, Mo doping, redistribution of elements in the coating, and appearance of micro- and nano-grained structure, as well as decreasing porosity due to repeated melting. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2065

physical and mechanical properties of the nanocomposite and combined Ti-N-Si /WC-Co-Cr and Ti-N-Si/(CR3C2)75-(NiCr)25 coatings

Two types of the combined nanocomposite coatings (Ti-N-Si /WC-Co-Cr and Ti-N-Si/ (Cr3C2Ni)75-(NiCr)25) of 160-320 μm thickness were produced using two deposition techniques: the cumulative-detonation and the vacuum-arc deposition with the high-frequency discharge. This gives the possibility (using the combined coatings) to restore the size of worn areas of the tools and demonstrate the high corrosion and wear resistance, to increase the hardness, modulus of elasticity, and plasticity index. Composition of the top coating varied from Ti = 60 at.%, N = 30 at.%, and Si = 10 at.% to Ti = 75 at.%, N = 20 at.%, and Si = 5 at.%. In the first series of coatings the following phases were obtained: (Ti;Si) and TiN in thin top coating and WC and W2C in thick bottom coating. The second series gives (Ti;Si)N and TiN in top coating; Cr3Ni2 and pure Cr in bottom coating; and small amount of Ti19O17 in the transition region between thin and thick coatings. For the first series the grain size achieved 25 nm at the hardness of 38 GPa. For the second series the grain size was 15 nm at the hardness of 42 GРa ± 4 GPa. It is shown that the corrosion resistance in salt solution and acid media increases with the wear decrease as a result of the cylinder friction over the surface of combined coating. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/9351Отримано два види комбінованих нанокомпозитних покриттів (Ti -N-Si /WC-Co-Cr; TI-N -Si/(Cr3C2Ni)75-(NiCr)25) товщиною 160 ÷ 320 мкм з використанням двох технологій осадження: кумулятивно-детонаційним з подальшим осадженням за допомогою вакуумно-дугового джерела у ВЧ розряді. Що дає можливість, за допомогою комбінованого покриття, відновлювати розмір зношених ділянок виробів із захистом їх від корозії, зносу, при цьому збільшити твердість, модуль пружності, індекс пластичності. Склад верхнього покриття змінювали від Ti = 60 %, N ≈ 30 %, Si = 10 % до Si = 5 %; N = 20 %, Ti = 75 %. У першій серії покриттів виявлені фази (Ti, Si) і TiN в тонкому верхньому покритті і WC і W2C в товстому нижньому покритті. У другій серії, у верхньому покритті були отримані (Ti, Si) N і TiN, а в нижньому покритті Cr3Ni2, чистий Cr; невелика кількість Ti19O17 в перехідній області між тонким і товстим покриттям. Розмір зерен в першому варіанті тонкого покриття складав 25 нм, при твердості 35 ГПа, а в другому варіанті розмір зерен кристалітів складав 15 нм при твердості Н = 42 ± 3,6 ГПа. Показано, що корозійна стійкість в сольовому розчині і кислотному середовищах збільшується, при зменшенні зносу в результаті тертя циліндра по поверхні комбінованого покриття. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/9351Получено два вида комбинированных нанокомпозитных покрытий (Ti-N-Si/WC-Co-Cr; Ti-N-Si/(Cr3C2Ni)75-(NiCr)25) толщиной 160 ÷ 320 мкм с использованием двух технологий осаждения: кумулятивно-детонационным с последующим осаждением с помощью вакуумно-дугового источника в ВЧ разряде. Что даёт возможность, при помощи, комбинированного покрытия восстанавливать размер изношенных участков изделий с защитой их от коррозии, износа, при этом увеличить твердость, модуль упругости, индекс пластичности. Состав верхнего покрытия изменяли от Ti = 60 %, N ≈ 30 %, Si = 10 % до Si = 5 %; N = 20 %, Ti = 75 %. В первой серии покрытий обнаружены фазы (Ti; Si) и TiN в тонком верхнем покрытии и WC и W2C в толстом нижнем покрытии. Во второй серии, в верхнем покрытии были получены (Ti, Si)N и TiN, а в нижнем покрытии Cr3Ni2, чистый Cr; небольшое количество Ti19O17 в переходной области между тонким и толстым покрытием. Размер, зерен в первом варианте тонкого покрытия, составлял 25 нм, при твёрдости 35 ГПа, а во втором варианте размер зёрен кристаллитов составлял 15 нм при твёрдости Н = 42 ÷ 3,6 ГПа. Показано, что коррозионная стойкость в солевом растворе и кислотной средах увеличивается при уменьшении износа в результате трения цилиндра по поверхности комбинированного покрытия. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/935

Some thermodynamic effects in thin film adhesion

Експериментально вивчено такі термодинамічні ефекти: залежність нормальної адгезії плівок Gе від питомої поверхневої енергії підкладки (скло, слюда, АІ, Сu); залежність нормальної адгезії від питомої поверхневої енергії плівки (Gе, АІ, Сu і Сr) на підкладках Сu і (001) NaСІ; розмірна залежність адгезії плівок Сu і Сr в інтервалі товщин 20-250 нм; вплив наповнення частково-кристалічних полімерних підкладок з відносно малою поверхневою енергією мілкодисперсними феро- та слабкомагнітними порошками на адгезію плівок АІ. Встановлено, що збільшення товщини плівки, питомої поверхневої енергії підкладки або плівки призводить до зменшення адгезії. // Русск. версия: Экспериментально изучены следующие термодинамические эффекты: зависимость нормальной адгезии пленок Ge от удельной поверхностной энергии подложки (стекло, слюда, Al, Cu); зависимость нормальной адгезии от удельной поверхностной энергии пленки (Ge, Al, Cu и Cr) на подложках Cu и (001) NaCl; размерная зависимость адгезии пленок Cu и Cr в интервале толщин 20-250 нм; влияние наполнения частично-кристаллических полимерных подложек с относительно малой удельной поверхностной энергией мелкодисперсными ферро- и слабомагнитными порошками на адгезию пленок Al. Установлено, что увеличение толщины пленки, удельной поверхностной энергии подложки или пленки приводит к уменьшению адгезии.The following thermodynamic effects have been studied in experiment: the normal adhesion of Ge films as a function of the surface energy of substrate (glass, mica, Al, Cu); the normal adhesion of Ge, Al, Cu and Cr films to Cu and (001) NaCI substrates as a function of the specific surface energy of the film; the dimensional dependence of Cu and Cr adhesion within thickness range of 20 to 250 nm; effect of finely dispersed ferromagnetic and weakly magnetic powders used as fillers in partially crystallized polymer substrates with relatively low specific surface energy on Al film adhesion. An increase in the film thickness as well as in the specific surface energy of the substrate and the film has been found to result in weakened adhesion. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/71