4.8. Проектирование вентиляторных установок

При проектировании вентиляторных установок должно быть задано следующее: 1) Q_ш = Q_пK – количество подаваемого воздуха, которое рассчитывается по пяти факторам (количество людей, метана, углекислого газа, пыли, вредных газов от взрывных работ) с учетом коэффициента запаса; 2) график изменения депрессии шахты; 3) система проветривания; 4) планы поверхности и горных работ с указанием схемы вентиляции; 5) стоимость электроэнергии.

Рабочая производительность вентилятора

Q = Q_шK_п, (71)

где K_п = 1,2 – коэффициент, учитывающий подсосы воздуха через ляды и надшахтное здание.

Расчетное давление вентилятора при работе на всасывание находится из выражения

P_ст = P_ш + Р_к +  , (72)

где P_ш – депрессия шахты (берется в наиболее трудный период проветривания при минимальном эквивалентном отверстии рудника из графика на рис.34); Р_к – потеря давления в вентиляционном канале,

Р_к , (73)

 – коэффициент гидравлических сопротивлений; U_к, F_к, L_к, – периметр, площадь сечения и длина вентиляционного канала; C_к – скорость движения воздуха ;  – плотность воздуха.

Выбор вентилятора проводят по сводному графику рабочих областей (рис.35). На него наносят график зависимости подачи вентилятора Q от депрессии Р_ш, определенный на период, равный сроку службы вентилятора. Принимается установка, область промышленного использования которой покрывает график P = f(Q) полностью. Если последнему условию удовлетворяет несколько установок, то принимается та, для которой приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию будут меньшими.

Выбор вентилятора завершается определением требуемой мощности электродвигателя по фактическим данным производительности, давления и статическому КПД вентилятора:

(74)

Мощность двигателя по каталогу берут на 5-10 % больше расчетной с учетом возможного понижения напряжения в шахтной электросети.

Рис.34. График депресии и изменения эквивалентного отверстия шахты по периодам ее эксплуатации

Действительные значения Q_ф, Р_ст.ф, _ст.ф находят графически из сопоставления индивидуальной аэродинамической характеристики вентилятора с действительной характеристикой вентиляционной сети при минимальном эквивалентном отверстии А_min. Из зависимости P_ш.max = R_max Q² находим R_max. При А_min справедлива зависимость P_ш = R_max Q. Подставляя в эту зависимость разные значения подачи, получаем соответствующие им депрессии и строим характеристику сети.

Рис.35. Сводные графики областей промышленного использования шахтных вентиляторных установок главного проветривания:

а – осевых: 1 – ВОД-16П, 2 – ВОД-21М,

3 – ВОД-30М, 4 – ВОД-40М, 5 ВОД-50; б – центробежных типов ВЦ и ВЦД, регулируемых поворотом лопаток направляющего аппарата:

1 – ВЦ-15/1000, 1' – ВЦ-15/500, 2 – ВЦ-25М/600,

3 – ВЦ-31,5М/500, 4 – ВЦД-31,5М/600,

4' – ВЦД-31,5М/500, 5 – ВЦД-47,5У/495,

5' – ВЦД-47,5У/375; в – центробежных типов ВЦД, регулируемых изменением частоты вращения с помощью вентильно-машинного насадка:

1 – ВЦД-31,5М/590-300, 2 – ВЦД-47,5У/495-250,

3 – ВЦД-47,5А/490-250

Приведенные годовые затраты в рублях определяют по формуле

С = С_э + C₁Е_н + А_В + С_р + С_о+ С_м, (75)

где С_э – среднегодовая стоимость электроэнергии; С₁ – стоимость оборудования; Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; А_в – годовые амортизационные отчисления; С_р – годовые затраты на ремонт; С_о, С_м – расходы на обслуживание и материалы.

Расходы на электроэнергию:

(76)

где а₁ – тариф за электроэнергию; _дв, _с – КПД двигателя и сети; Т = Т₁ + … + Т_п – полный срок эксплуатации установки; Q₁,Р₁,₁,T₁ – производительность, среднее давление, КПД и число лет первого периода эксплуатации;N_ном – установленная мощность приводного двигателя; а₂ – годовой тариф за единицу установленной мощности.

Иногда при прочих равных показателях достаточно провести сравнение двух вентиляторов по средневзвешенному во времени КПД из формулы

(77)

Вопросы для самопроверки

1. Дайте классификацию шахтных вентиляторных установок [3,4].

2. Перечислите основные преимущества и недостатки шахтных осевых и центробежных вентиляторов [1,3].

3. Чем обусловлена необходимость регулирования вентиляторов главного проветривания [1,3]?

4. Что такое эквивалентное отверстие рудника [1,6]?

5. Как получить действительную характеристику вентиляционных сетей [4,6]?

6. Напишите формулы для определения затраченной работы и полезной работы всасывающего вентилятора [4,6].

7. Как определить статический КПД рудничного всасывающего вентилятора [6]?

8. Назовите функции, выполняемые спиральным корпусом и диффузором вентилятора [1].

9. Запишите формулы для определения работы и КПД нагнетательного вентилятора [6].

10. Как определить мощность вентилятора [4,6]?

11. Для чего проводят испытания вентиляторов [3,6]?

12. Что понимается под вентиляторной установкой [6]?

13. Перечислите основные элементы главной вентиляторной установки [1,4].

14. Перечислите этапы методики выбора вентиляторной установки главного проветривания [1,6].

15. Запишите формулу для определения расхода электроэнергии вентиляторной установки [1,6].