Размещено на http://www.allbest.ru/

24

Содержание

Введение

1. Конструкции и параметры вентиляторов

2. Параметры шахтных вентиляторов

3. Характеристики вентиляторов

4. Работа вентиляторов на сеть

5. Требования к вентилятору

Список использованной литературы



Введение

Атмосфера подземных горных выработок шахт в силу ограниченного их объема легко насыщается различными вредностями техногенного и (или) природного характера. Превышение допустимых концентраций вредностей опасно для здоровья и жизни работающих в выработках и ограничивает возможности проведения производственных процессов. Основное направление борьбы с вредностями в подземных горных выработках - их разжижение подаваемым в выработки свежим воздухом до допустимых концентраций.

Современное горное предприятие немыслимо без принудительной вентиляции. Прекращение проветривания влечет за собой остановку всего технологического комплекса шахты или рудника, к выводу людей на поверхность, прекращению работы всех машин и механизмов. От надежной, безотказной работы системы проветривания полностью зависит безопасность, а зачастую и жизнь людей, работающих в шахте.

Возникновение движения воздуха в некотором объеме связано с наличием в этом объеме зон, обладающих более высоким уровнем энергии по сравнению с уровнем, необходимым для состояния покоя. Воздух движется от зоны с большим энергетическим уровнем к зоне с меньшим уровнем.

Для формирования зон с различными энергетическими уровнями необходимы силы. По существу интенсивность движения зависит от наличия и уровня этих сил.

Из большого перечня таких сил, имеющих место быть в шахтных условиях, имеет смысл выделить и рассматривать основные - силы, появляющиеся при работе вентиляторов, и силы, связанные с законом гравитации. К последним относят естественную тягу и силы, появляющиеся при движении достаточно больших масс воды и полезного ископаемого в наклонных выработках.

В связи с необходимостью наличия в шахтных условиях надежного, необходимой мощности и управляемого источника сил движения воздуха, Вентиляторы широко применяются во всех отраслях промышленности. На их привод расходуется огромное количество электроэнергии, вырабатываемой в стране. В частности, в горной отрасли на привод вентиляторов, обслуживающих шахту, уходит до 8 г 10% электроэнергии расходуемой всей шахтой. В связи с этим, создание высокоэкономичных вентиляторов и правильное их использование имеет большое экономическое значение.

В настоящем пособии рассматриваются вопросы, связанные с использованием вентиляторов, работающих в системах проветривания подземных выработок шахт. Как правило, шахтные системы вентиляции работают в режимах, изменяющих свои параметры во времени, поэтому экономика работы этих систем зависит от правильного выбора вентилятора, способа и эффективности регулирования режимов его работы и согласования аэродинамических характеристик вентилятора и вентиляционной сети шахты.

В пособии не рассматриваются вопросы теории вентиляторов, основное внимание уделяется вопросам, связанным с практикой использования вентиляторов для работы в шахтных сетях.



1. Конструкции и параметры вентиляторов

Вентиляционные сети шахт представляют собой совокупность большого количества подземных выработок, отличающихся разнообразием параметров, влияющих на аэродинамику этих сетей. Эти параметры постоянно меняются, следовательно, меняется и аэродинамика сетей.

Выработки могут иметь различную форму поперечного сечения, величина этого сечения колеблется в пределах от 3,0 -^4,0 до 30,0 -^40,0 м2. В больших пределах колеблется и длина выработок, доходя иногда до нескольких тысяч метров. Степень шероховатости стенок выработок, влияющая на величину аэродинамического сопротивления, зависит от типа и размеров крепи выработок и тоже меняется в широких пределах.

Потребители воздуха в шахте отличаются большим разнообразием как по количеству необходимого воздуха, так и по времени его подачи. В качестве потребителя может фигурировать отдельная выработка, так и вся шахта или значительная ее часть.

Эти обстоятельства привели к необходимости создания группы специализированных шахтных вентиляторов, отвечающих по своим параметрам запросам горной отрасли.

Основное отличие шахтных вентиляторов от вентиляторов, применяющихся в других отраслях промышленности - большая производительность при довольно высоких параметрах по давлению. Производительность этих вентиляторов может доходить до 500^600 м3/с, величина разности давления, создаваемая шахтными вентиляторами, ограничивается значением 0,5 ^ 10,0 кПа. Степень сжатия воздуха вентилятором - 1,1. Это позволяет считать воздух несжимаемым в расчетах, связанных с работой вентилятора. По своему назначению шахтные вентиляторы условно подразделяются на три группы:

- главные вентиляторы, обслуживающие вентиляционную сеть всей шахты или большей ее части;

- вспомогательные вентиляторы, обслуживающие значительную часть вентиляционной сети шахты или работающие совместно с главным;

- вентиляторы местного проветривания (ВМП), обеспечивающие воздухом отдельный забой, выработку или рабочее место.

В качестве главных и вспомогательных могут применяться одни и те же вентиляторы значительных размеров. ВМП составляют отдельную группу вентиляторов, отличающихся небольшими размерами, малой мощностью привода и, как правило, небольшой производительностью.

Конструкции шахтных вентиляторов

Все выпускающиеся для горной отрасли вентиляторы относятся по конструкции к так называемым «лопастным нагнетателям». В вентиляторах этого типа энергия вращающегося ротора преобразовывается в потенциальную и кинетическую, в свою очередь сообщаемые перемещаемому воздуху.

Лопастные вентиляторы в соответствии с характером движения воздуха в них и формы ротора (рабочего колеса) подразделяются на осевые и радиальные, последние более известны как центробежные.

Осевые вентиляторы. Осевой вентилятор (рис.1.1) состоит из рабочего колеса (РК) 1, на втулке которого закреплены профильные (в форме крыла самолета) лопатки 2; рабочее колесо вращается в цилиндрическом корпусе или, как его часто называют, кожухе 3. За рабочим колесом располагается спрямляющий аппарат (СА) с неподвижными лопатками 4.

Вращающееся рабочее колесо с помощью лопаток передает энергию привода перемещаемому воздуху. Лопатки рабочих колес изготавливаются из стали или пластмасс (для вентиляторов малых размеров).

Лопатки рабочего колеса могут иметь несимметричный или симметричный профиль. Осевые вентиляторы с лопатками рабочих колес симметричного типа являются реверсивными, поскольку их производительность не меняется при изменении направления вращения рабочего колеса на обратное. Вентиляторы с рабочими лопатками несимметричного типа этим качеством не обладают, их производительность при изменении направления вращения рабочего колеса резко снижается, но эти вентиляторы имеют хорошие аэродинамические характеристики и повышенный коэффициент полезного действия. Спрямляющий аппарат обеспечивает плавный переход воздуха от лопаток рабочего колеса к выходу в диффузор или сеть и частично преобразует динамическое давление в движущемся потоке воздуха в статическое давление.

Рис.1.1. Схема осевого вентилятора: 1 - рабочее колесо; 2 - лопатки рабочего колеса; 3 - кожух; 4 - спрямляющий аппарат; 5 - коллектор; 6 - диффузор

В конструкцию шахтных вентиляторов вводятся два обтекателя, назначение которых заключается в снижении аэродинамических потерь, связанных с резким изменением скоростей движения воздуха. Передний обтекатель устанавливается во входном коллекторе, перед рабочим колесом или направляющим аппаратом, задний - после спрямляющего аппарата, перед диффузором или входом в вентиляционную сеть.

В осевых вентиляторах направление движения воздушного потока совпадает с осью вращения рабочего колеса. Воздух засасывается в коллектор 5, проходит между лопатками вращающегося рабочего колеса, затем поступает в спрямляющий аппарат, оттуда в диффузор 6 и выбрасывается в атмосферу (при работе вентилятора на всасывание).

Осевые вентиляторы могут быть одноступенчатыми (с одним рабочим колесом) и двухступенчатыми. В последнем случае в кожухе вентилятора находятся две ступени, работающие последовательно и имеющие каждая свое рабочее колесо.

Между рабочими колесами находится промежуточный направляющий аппарат (НА). Конструктивно направляющий аппарат состоит из неподвижных профильных лопаток или профильных лопаток с регулируемым углом установки. Назначение направляющего аппарата - подача воздуха к рабочему колесу, установленному за ним в определенном, более эффективном направлении, и преобразование значительной части кинетической энергии потока (динамического давления) в потенциальную (статическое давление). Спрямляющий аппарат устанавливается за вторым рабочим колесом по ходу струи. Обе ступени могут находиться на одном валу или на отдельных валах (вентилятор ВОД-16). Наличие двух ступеней позволяет вентилятору развивать более высокое давление.

Центробежные вентиляторы.

Основу вентилятора (рис.1.2) составляет рабочее колесо 1, между передним и задним дисками которого закреплены профильные крыловидные лопатки таким образом, что их входная кромка располагается на окружности меньшего радиуса, чем выходная хвостовая часть. Рабочее колесо может быть с лопатками, загнутыми вперед по ходу колеса, радиальными и загнутыми назад, назначение рабочего колеса - передавать энергию привода вентилятора перемещаемому воздуху. Рабочее колесо вращается в спиральном кожухе 2, выполненном из листовой стали. Улиткообразный кожух предназначен для подачи воздуха в определенном направлении и частичного преобразования динамического давления в потоке воздуха в статическое давление. Воздух засасывается в вентилятор через входной коллектор 3, в котором установлены не вращающиеся, а только поворачивающиеся каждая относительно своей оси лопатки 4 направляющего аппарата.

Направляющий аппарат предназначен для подачи воздуха к рабочему колесу с определенной скоростью и под определенным углом, это позволяет регулировать рабочие режимы вентилятора.

Рис.1.2. Схема центробежного вентилятора: 1- рабочее колесо; 2 - спиральный кожух; 3 - входной коллектор; 4 - лопатки направляющего аппарата; 5 - диффузор

В рабочее колесо воздух входит параллельно оси вала вентилятора, затем под действием тяги, развиваемой лопатками, и центробежной силы поворачивает на 90о, проходит между лопатками, выбрасывается в периферийную часть кожуха и выходит через диффузор 5 в атмосферу (при работе вентилятора на всасывание). Диффузор является дополнительным преобразователем динамического давления в потоке на выходе из кожуха в давление статическое.

Центробежные вентиляторы могут выполняться с односторонним или двусторонним всасыванием. В последнем случае на валу вентилятора устанавливается спаренное рабочее колесо, соединенное втулками большего диаметра. Воздух поступает на рабочее колесо с двух сторон, из двух направляющих аппаратов. Двустороннее всасывание позволяет разгрузить подшипники вала от осевого давления и уменьшить сопротивление движущемуся воздуху во всасывающей части. Последнее обстоятельство позволяет увеличить производительность центробежного вентилятора.



2. Параметры шахтных вентиляторов

Вентиляторы, выпускаемые для работы в системах проветривания шахт, различаются не только по конструкции и назначению, но и своими параметрами, обуславливающими их использование в тех или иных условиях.

Основными параметрами вентиляторов являются их производительность, развиваемое давление, диаметр рабочего колеса, потребляемая мощность, коэффициент полезного действия, окружная скорость рабочего колеса, угол поворота лопаток рабочего колеса и (или) направляющего аппарата.

Именно эти параметры определяют возможность и целесообразность применения конкретного вентилятора для работы в конкретной вентиляционной сети.

В горной практике для характеристики параметров вентиляторов вместо термина « давление» чаще используется понятие «депрессия».

Условно из этой группы можно выделить параметры эксплуатационные - производительность и депрессию, как основные. Эти два параметра объединяются в одно общее понятие - режим работы вентилятора. Три другие параметра - диаметр рабочего колеса, окружная скорость вращения рабочего колеса и угол поворота лопаток рабочего колеса и направляющего аппарата называются регулировочными. Изменение величины любого из них приводит к изменению эксплуатационных параметров. Мощность на валу вентилятора и его коэффициент полезного действия можно отнести к производным параметрам, зависимым от совокупности остальных параметров вентилятора.

Производительность вентилятора (Q В). Под производительностью вентилятора понимается объем воздуха, проходящего через вентилятор при его работе в единицу времени. Производительность выражается в м3/с или м3/мин, причем при проведении аэродинамических расчетов используется исключительно первый вариант. Производительность шахтных вентиляторов колеблется в весьма широких пределах. Вентиляторы, используемые как ВМП, имеют производительность 2,0 -^20,0 м3/с, используемые как вспомогательные и главные - 20,0^600,0 м3/с.

Депрессия вентилятора (НВ). Депрессией вентилятора называется разность статических давлений в воздушном потоке на входе в вентилятор и выходе из него. Основная единица, используемая для выражения величины депрессии - Па (Н/м2). В технической литературе встречаются и используются и другие единицы давления - кгс/м2 и мм вод.ст. Соотношение всех используемых единиц может быть представлено выражением

1 кгс/м2 = 1 мм вод.ст. = 1 даПа = 10Па

Величина депрессии, развиваемой шахтными вентиляторами, колеблется в пределах 0,5^10,0 кПа.

Диаметр рабочего колеса (DB). Диаметр рабочего колеса - параметр конструктивный, он не может быть изменен в течение срока службы вентилятора. Шахтные вентиляторы выпускаются с диаметрами рабочего колеса 0,3 -^1,2 м (вентиляторы местного проветривания) и 1,1 -^5,0 м (вспомогательные и главные вентиляторы).

Скорость вращения рабочего колеса (n). Обычно имеется в виду количество оборотов рабочего колеса в единицу времени (мин -1). В связи с большими размерами рабочих колес вентиляторов и необходимостью обеспечения механической прочности последних, линейная скорость на ободе колеса (м/с) ограничивается. Выпускаемые для горной отрасли вентиляторы работают при скоростях от 250 мин -1 (вентиляторы с диаметром рабочего колеса 4,0^5,0 м) до 3000 мин-1 (ВМП). Изменение скорости рабочего колеса вентилятора приводит к изменению его эксплуатационных параметров. Этим обстоятельством пользуются для регулировки режимов работы вентиляторов при наличии регулируемого по скорости привода.

Угол поворота лопаток рабочего колеса (0рк). Углом поворота лопаток рабочего колеса считается угол, образуемый хордой профиля лопатки рабочего колеса и плоскостью вращения последнего. По условиям эффективности аэродинамической схемы осевых вентиляторов этот угол может колебаться в пределах 15^45°, его изменение приводит к изменению основных параметров - производительности и депрессии вентилятора. Таким образом, угол поворота лопаток рабочего колеса является регулировочным параметром. В первых разработках осевых вентиляторов лопатки рабочего колеса крепились к последнему неподвижно (с помощью сварки), у этих вентиляторов отсутствовала возможность регулирования режимов. Современные шахтные осевые вентиляторы выпускаются, как правило, с регулируемым углом установки лопаток.

Более того, в последних разработках конструкций шахтных вентиляторов предусмотрены механизмы для одновременного и плавного изменения этого угла. Такой вид регулирования режимов работы вентиляторов называют грубой регулировкой.

Угол поворота лопаток направляющего аппарата (0на). Углом поворота лопаток направляющего аппарата принято считать угол между хордой профиля лопатки и плоскостью, проходящей через ось рабочего колеса. Этот параметр вентилятора также относится к регулировочным. Лопатки направляющего аппарата могут быть закреплены жестко, в этом случае возможность регулировки отсутствует (вентиляторы ВОКД и более ранние), и могут иметь изменяемый угол установки. Изменяемый угол поворота лопаток направляющего аппарата имеют все современные центробежные вентиляторы и осевые вентиляторы серий ВОКР и ВОД. Как правило, угол поворота лопаток может изменяться в пределах 0^90о. Поворот лопаток направляющего аппарата у центробежных вентиляторов на 90о фактически перекрывает входное сечение коллектора, сокращая до минимума производительность вентилятора и, естественно, нагрузку на валу вентилятора. Этим приемом пользуются при запуске крупных вентиляторов. Регулирование рабочих параметров с помощью поворота лопаток направляющего аппарата называется тонким регулированием вентилятора.

Мощность на валу вентилятора (N В). Мощность на валу вентилятора (кВт) для любого режима может быть подсчитана по формуле

(1.1)

где Q_В - производительность в расчетном режиме, м³/с; H _В - депрессия в том же режиме, Па; з_в - статический коэффициент полезного действия для этого режима.

3. Характеристика вентиляторов

Все основные параметры вентилятора связаны между собой через аэродинамическую схему этого вентилятора. Изменение производительности вентилятора приводит к изменению других параметров - депрессии, потребляемой мощности и коэффициента полезного действия. Для успешного использования вентилятора в системе проветривания шахты необходимо четко представлять эту связь параметров. С этой целью в теорию и практику применения вентиляторов введено понятие «характеристика вентилятора».

Поскольку получить корректные аналитические зависимости для нерасчетных режимов работы вентилятора до настоящего времени практически не удалось, речь может идти только о графическом выражении этих зависимостей.

Характеристикой вентилятора принято называть графическую интерпретацию связи между его производительностью и другими основными параметрами - депрессией, потребляемой мощностью и коэффициентом полезного действия.

Графики характеристик выполняются в соответствующих осях - H-Q, N-Q и H -Q.

Названные выше характеристики удобно свести в один график, представляющий собой единую полную аэродинамическую характеристику вентилятора для какого-то постоянного числа оборотов рабочего колеса. Этот график некоторые авторы называют полной характеристикой вентилятора. Вид такой характеристики представлен на рис.2.1.

Рис. 2.1. Основные аэродинамические характеристики вентилятора: 1- H-Q; 2 - N-Q; 3 H -Q

Определяющими параметрами при выборе вентилятора для работы в системе вентиляции шахты являются его производительность и депрессия, это параметры, которые должны обеспечивать потребности шахты в воздухе с учетом аэродинамического сопротивления сети. Приведенное обстоятельство предопределяет необходимость выбора вентилятора по его напорной характеристике (H-Q). Другие зависимости (N-Q и H -Q) только отражают затраты энергии на проветривание сети.

Напорная характеристика вентилятора

Форма кривой напорной характеристики зависит от типа вентилятора, его аэродинамической схемы, скорости вращения и формы рабочего колеса, угла установки и формы лопаток рабочего колеса.Существует три основных типа напорных характеристик вентиляторов:

- характеристики вентиляторов, у которых депрессия неуклонно снижается с ростом производительности (рис. 2.2, а). Такие характеристики называются монотонными, они присущи осевым вентиляторам с малыми углами установки лопаток рабочих колес и некоторым центробежным;

- характеристики вентиляторов, у которых кривая имеет ярко выраженный максимум (рис. 2.2, б). Это так называемые «горбатые» характеристики, такими характеристиками обладает большинство центробежных вентиляторов;

- характеристики вентиляторов, у которых кривая имеет максимум (иногда два) и минимум (рис. 2.2, в). Эти характеристики называются многогорбыми, или седловидными, такие характеристики принадлежат большинству современных быстроходных осевых вентиляторов, с большими углами установки лопаток рабочего колеса.

Рис.2.2. Формы напорных характеристик: а - монотонная; б - горбатая; в - многогорбая

Напорная характеристика может встречаться и использоваться в нескольких вариантах: частная характеристика, индивидуальная характеристика, безразмерная характеристика. Чаще других в практике работы с вентиляторами используется индивидуальная.

Индивидуальная характеристика вентилятора и сводный график серии

Напорная характеристика, отражающая соотношение между производительностью и депрессией при постоянной скорости вращения рабочего колеса и постоянном угле поворота лопаток рабочего колеса и направляющего аппарата называется частной характеристикой. При изменении скорости вращения рабочего колеса или угла установки лопаток положение характеристики в системе координат H-Q меняется. Если на систему координат нанести некоторое количество частных характеристик, различающихся углом установки лопаток рабочего колеса или направляющего аппарата, в системе координат появится семейство частных характеристик, построенное по углу установки лопаток. Аналогично можно получить семейство частных характеристик, построенное по скорости вращения. Характеристики в этих семействах будут подобными.

Почти постоянная величина депрессии в районе горизонтального участка максимума горбатой и многогорбой характеристик и снижение депрессии левее максимумов чреваты возможностью неустойчивой работы вентилятора, при которой могут возникнуть случайные или периодические колебания в подаче воздуха в вентиляционную сеть, колебания мощности на валу вентилятора, изменения механической нагрузки на элементы конструкции вентиляторной установки. Эта неустойчивость в работе особенно отчетливо проявляется у осевых вентиляторов, характеристики которых могут иметь не только резкие впадины, но и разрывы левее максимумов. Для центробежных вентиляторов, характеристики которых имеют плавные формы, это явление выражается в менее значительной степени.

Это обстоятельство вызывает необходимость запрещения эксплуатации вентиляторов на участках характеристик, находящихся в районе максимума и левее его. Для обеспечения устойчивой работы вентилятора во время эксплуатации при его выборе должно соблюдаться условие

Hв ?0,9H _max (2.1)



т.е. вентилятор может при работе на сеть создавать депрессию, не превышающую 90% от максимально возможной по характеристике.

С другой стороны, вентилятор является машиной, коэффициент полезного действия которой изменяется в широких пределах в зависимости от сочетания производительности и депрессии.

Как правило, коэффициент полезного действия уменьшается при перемещении режима работы сверху вниз по ниспадающей ветви характеристики. В настоящее время при эксплуатации вентилятора считается допустимой его работа в режиме, удовлетворяющем условию

з_u?0,6 (2.2)

Условие (2.1) ограничивает рабочий участок характеристики вентилятора сверху, а условие (2.2) - снизу.

На рис.2.3,а показано семейство частных характеристик вентилятора ВЦД-47, построенных по скорости вращения, а на рис. 2.3, б - семейство частных характеристик вентилятора ВОД- 50, построенных по углу поворота лопаток рабочего колеса.

На обоих рисунках кривая a-b проведена в соответствии с условием (2.1), а кривая c-d - в соответствии с условием (2.2.).

Кривая b-c на этих рисунках представляет собой частную характеристику, построенную по максимально возможному углу поворота лопаток рабочего колеса для вентилятора ВОД-50 и - по максимально возможной скорости вращения рабочего колеса для вентилятора ВЦД-47. Кривая a-d на рисунках представляет собой частную характеристику для минимально возможного угла поворота лопаток (ВОД-50) и минимально возможной скорости вращения рабочего колеса (ВЦД-47).

При наличии возможности плавного изменения угла поворота лопаток у вентилятора ВОД-50 и плавного изменения скорости вращения рабочего колеса у вентилятора ВЦД-47 соответственно, эти вентиляторы могут работать в любом режиме, находящемся внутри фигуры a-b-c-d. При этом, для этих режимов гарантирована надежность и устойчивость - границей a-b, экономическая эффективность - границей a-d и техническое обеспечение - границами b-c и a-d.

Полученное в результате ограничений семейства частных характеристик поле называется областью полезного использования (ОПИ).

В области полезного использования обычно показывают несколько частных характеристик, соответствующих максимальному, минимальному и небольшому числу промежуточных регулировочных параметров. На рис. 2.3, б - для углов поворота лопаток от 15 до 40^о через 5^о, на рис. 2.3,а - для скорости вращения 250 ё 490 мин -¹ через 50 мин -¹. Кроме этого, в области полезного использования показаны кривые, соединяющие точки на частных характеристиках с одинаковым коэффициентом полезного действия, на рис. 2.3, б - в интервале 0,60ё0,80 через 0,05; на рис.2.3, а - в интервале 0,60ё0,85.

Рис. 2.3. Индивидуальные характеристики: а - вентилятора ВЦД-47; б - вентилятора ВОД-50

4. Работа вентиляторов на сеть

Все достоинства и возможности вентилятора могут проявляться далеко не во всех случаях его эксплуатации. Даже современный вентилятор может иметь очень плохие эксплуатационные характеристики при работе на вентиляционную сеть, если эта сеть по своим параметрам не соответствует рабочим параметрам вентилятора. В предлагаемой главе рассматриваются вопросы взаимосвязи вентиляторов с вентиляционными сетями.

Работа одиночного вентилятора на сеть

Режим работы вентилятора. Индивидуальная характеристика любого современного шахтного вентилятора представляет собой семейство частных характеристик, построенных на основе изменения скорости вращения рабочего колеса (n рк) или угла поворота лопаток (0рк или 0на). Однако следует помнить, что после окончания регулировки, т.е. выбора конкретной величины скорости вращения и угла поворота лопаток, вентилятор работает на единственной напорной характеристике, соответствующей выбранным регулировочным параметрам.

Эта частная характеристика представляет собой ряд точек, имеющих координаты в виде сочетаний Q В и H В. Значение координат отвечает выражению зависимости H= f(Q), присущему данному вентилятору. Каждая точка характеристики с ее координатами - возможный режим работы этого вентилятора.

С другой стороны, вентилятор при его эксплуатации работает на определенную вентиляционную сеть. Следуя законам аэродинамики, любую сеть можно представить выражением

H=RQ²

Где R - аэродинамическое сопротивление сети, Нс²м²

Это выражение представляет собой общий вид характеристики сети. Характеристика сети может быть построена в осях H - Q, если известна величина аэродинамического сопротивления этой сети. Характеристика сети (рис.3.1, 2) представляет собой параболу



Рис.3.1. Режим работы вентилятора на сеть

Если обе характеристики (вентилятора 1 и сети 2) построить в одном масштабе в системе координат (рис.3.1), при соответствии параметров сети возможностям вентилятора, появится точка А (возможно не одна) пересечения этих характеристик.

Поскольку эта точка одновременно является и режимом работы вентилятора и режимом работы сети, она получила специальное название - режим работы вентилятора на сеть.

Режим работы вентилятора на сеть может быть устойчивым и неустойчивым.

Устойчивым режимом считается режим, при котором одному значению депрессии соответствует одно значение производительности.

Неустойчивые режимы располагаются у вершины напорной характеристики вентилятора и слева от нее. Неустойчивый режим может быть пульсирующим или многозначным.

В первом случае режим находится в области вершины напорной характеристики (рис.3.2, а), производительность вентилятора изменяется значительно при практически неизменяемой величине давления. Во втором случае (рис.3.2, б) характеристика вентилятора пересекается с характеристикой сети в нескольких точках, мало отличающихся по производительности, но заметно отличающихся по давлению. Оба случая вредны как для сети, так и для вентилятора.



Рис.3.2. Неустойчивые режимы работы вентилятора на сеть: а - пульсирующий; б - многозначный

Способы работы вентилятора на шахтную сеть. Движение нужного количества воздуха в пределах вентиляционной сети шахты обеспечивается перепадом давлений в точке входа в сеть и точке выхода из нее. В зависимости от варианта создания необходимого перепада давлений в сети различают нагнетательный, всасывающий и комбинированный (нагнетательно-всасывающий) способы проветривания сети. Техническая сторона организации того или другого способа заключается в схеме включения вентилятора в эту сеть.

Вентилятор может включаться в шахтную вентиляционную систему для работы на всасывание (рис.3.7, а), для работы на нагнетание (рис.3.7, б) или для работы по комбинированному способу (рис.3.7, в).

Рис.3.7. Схемы включения вентилятора для работы: а - на всасывание; б - на нагнетание; в - по комбинированному варианту



5. Требования к вентилятору и рекомендации по его выбору

Для достижения высокой эффективности в работе вентилятора на сеть при его выборе руководствуются определенными требованиями и рекомендациями.

Вентилятор должен удовлетворять следующим требованиям:

- устойчивая и экономичная работа вентилятора может быть гарантирована только в том случае, когда все расчетные режимы работы в течение проектного периода будут находиться в контуре области промышленного использования;

- срок службы вентилятора должен перекрывать продолжительность проектного периода;

- вентилятор должен иметь резерв производительности, составляющий не менее 20% от расчетного параметра;

- вентилятор должен обеспечивать минимальные среднегодовые затраты на его обслуживание:

- должны быть учтены технические и социальные факторы его использования - размеры, привязка к промплощадке шахты, возможность надежного электроснабжения, нормы шумности.

Рекомендации, которые следует учитывать при выборе вентилятора:

- при величине необходимой депрессии до 1500 Па предпочтение следует отдавать осевым вентиляторам; при депрессии 1500+3000 Па можно применять центробежные и осевые; при депрессии более 3000 Па принимать вентиляторы центробежные;

- при прочих равных условиях центробежные вентиляторы предпочтительнее осевых;

- из нескольких вентиляторов, обеспечивающих нужные режимы, следует выбирать вентилятор с более высоким средним КПД на нужный период времени;

- изменение скорости вращения, как способ регулирования режима работы вентилятора, разрешается не более одного раза за весь период его использования. Следует отметить, что рекомендация не касается вентиляторных установок, в которых предусмотрено плавное изменение скорости вращения;

- при окончательном выборе из нескольких вентиляторов выбирается вентилятор с меньшим диаметром рабочего колеса, меньшей окружной скоростью, меньшим углом поворота лопаток рабочего колеса или направляющего аппарата при максимальной депрессии, наличием возможности автоматизации управления, наличием возможности плавного регулирования скорости вращения, меньшей стоимостью, соответствием конструкции условиям работы по климатическим параметрам.

Учитывая вышеизложенное, определяют тип будущего вентилятора. Параметры вентиляторов нужного типа, обеспечивающих необходимые режимы, устанавливаются обзором сводных графиков зон промышленного использования серии вентиляторов нужного типа. Выбрав несколько вентиляторов подходящего размера, окончательный выбор производят по индивидуальным характеристикам этих вентиляторов. Пример совмещения необходимых режимов с индивидуальной характеристикой вентилятора приведен на рис. 5.1.

Основные принципы выбора вентилятора с соблюдением требований, предъявляемых к нему, продемонстрированы на том же рисунке.

Точки A1 - F 4 представляют собой условные необходимые режимы работы вентилятора, полученные расчетами, изложенными выше. После наложения ОПИ рассматриваемого вентилятора (в примере ВОД-40 при 375 мин-1) картина взаимодействия этого вентилятора с различными режимами может быть прокомментирована следующим образом:

- режимы A1 , A 2 и A3 этим вентилятором не могут быть осуществлены в связи с их расположением правее характеристики, обеспечиваемой максимальным углом поворота лопаток рабочего колеса;

- режимы B 1 , B 2 и B 3 этим вентилятором также не могут быть осуществлены в связи с их расположением левее характеристики, обеспечиваемой минимальным углом поворота лопаток рабочего колеса;

- режимы С1 и С2 , расположенные выше кривой, ограничивающей ОПИ сверху, могут быть осуществлены (в определенных пределах), но при этом нет гарантии устойчивой (т.е. надежной) работы вентилятора;

- режимы D1 и D 2 , расположенные ниже кривой, ограничивающей ОПИ снизу, также могут быть осуществлены, однако работа вентилятора будет иметь очень низкую эффективность (h < 0,6);

- все режимы F могут быть обеспечены этим вентилятором.

Рис. 5.1. Схема для выбора вентилятора путем нанесения необходимых режимов работы на область полезного использования



Список использованной литературы

вентилятор шахта подземный аэродинамический

1 Вентиляция шахт и карьеров С.И. Луговский, Г.К. Дымчук, Б.Я. Дробот 4

2 Автоматизированные вентиляторные установки горнодобывающих предприятий учебное пособие для вузов Е.В. Пугачев, С.А. Папышева

3 Ивановский И.Г Шахтные вентиляторы

Размещено на Allbest.ru

...